Anatexis in the Hercynian basement of NE Sardinia, Italy: a case study of the migmatite of Porto Ottiolu

Abstract

The migmatites of Porto Ottiolu, NE Sardinia, underwent polydeformation and partial melting during the Hercynian orogeny. The migmatites are cross-cut at the outcrop scale by leucogranite dykes and tourmaline-bearing pegmatite dykes. Three groups of small-scale structures (D1, D2, D3) and two types of leucosomes formed. One leucosome type is concordant with the main foliation, while the other is discordant and mostly intruded along shear zones. Type I leucosomes consist of quartz, plagioclase, K-feldspar, biotite, and muscovite. Type II leucosomes contain additional garnet. The mesosomes show a variable texture defined by the orientation of biotite parallel to the most pervasive foliation D2. Based on mineralogy and textural features, two main types of mesosomes have been distinguished: MI mesosomes are texturally similar to the Ordovician orthogneiss outcropping in NE Sardinia, while MII mesosomes are characterised by a vague foliation due to a lower biotite content. Leucosomes are enriched in Rb, Sr, Ba, and Pb, and depleted in Li, Sc, V, Cr, Co, Y, Zr, Nb, Cs, Th, and U compared to the mesosome. The total REE content varies from 40 to 100 ppm in the leucosomes and from 120 to 180 ppm in the mesosomes. Most leucosomes of both types show a positive Eu anomaly and moderately fractionated REE patterns. The garnet-bearing type II leucosomes are characterised by high HREE content. Three metamorphic stages: M1, M2 and M3 have been recognised in the migmatite of Porto Ottiolu area. M1 assemblages have been only inferred on the pelite migmatite. Anatexis via the muscovite dehydration melting reaction occurred at T = 700–720 °C and P ∼ 6–8 kbar during the M2 stage. M3 is an incipient recrystallisation defined by the formation of muscovite. The leucogranites are peraluminous with more than 1.1% normative corundum. It is unlikely that the leucogranite, even though enclosed in the migmatite of Porto Ottiolu, should have been formed by the partial melting of the same protolith. Anatexis im hercynischen Basement Nordost-Sardiniens, Italien: eine Fallstudie vom Porto Ottiolu-Migmatit Wahrend der hercynischen Orogenese wurden die Migmatite von Porto Ottiolu in Nordost-Sardinien aufgeschmolzen und mehrfach deformiert. Die Migmatite werden im Aufschlus von Leukogranit- und Turmalin-fuhrenden Pegmatitgangen durchschlagen. Drei Gruppen von Kleinstrukturen und zwei Typen von Leukosomen sind unterscheidbar. Ein Leukosomtyp ist konkordant zur Hauptschieferung, wahrend der zweite Typ diskordant ist und entlang von Scherzonen intrudierte. Typ I Leukosome bestechen aus Quarz, Plagioklas, Biotit und Muscovit. Typ II Leukosome enthalten zusatzlich Granat. Die Mesosome zeigen variable Textur, die vor allem durch die Regelung von Biotit parallel zur penetrativen Foliation (D2) gekennzeichnet ist. Mineralogisch und texturell lassen sich zwei Typen von Mesosomen unterscheiden: M I Mesosome sind texturell ahnlich den ordovizischen Orthogneisen in Nordost-Sardinien, M II Mesosome sind durch eine undeutlichere Foliation, bedingt durch den geringeren Biotitgehalt, gekennzeichnet. Im Vergleich zum Mesosom sind die Leukosome an Rb, Sr, Ba und Pb angereichert, an Li, Sc, V, Cr, Co, Y, Zr, Nb, Cs, Th und U abgereichert. Die gesamten REE Gehalte schwanken zwischen 40 und 100 ppm in den Leukosomen, und zwischen 120 und 180 ppm in den Mesosomen. Die meisten Leukosomproben beider Typen zeigen eine positive Eu Anomalie und masig fraktionierte REE Muster. Der Granat-fuhrende Typ II ist durch hohere HREE Gehalte gekennzeichnet. Drei Stadien der Metamorphose, M1, M2 und M3 lassen sich in den Migmatiten von Porto Ottiolu unterscheiden. M1 Paragenesen sind auf pelitische Migmatite beschrankt. Die Anatexis infolge von Muscovit-Dehydrationsreaktionen erfolgte bei 700–720 °C und ca. 6–8 kbar wahrend des M2 Stadiums. M3 ist eine beginnende Rekristallisation mit der neuerlichen Bildung von Muscovit. Die Leukogranite sind peraluminos mit mehr als 1.1% normativem Korund. Obwohlsie in den Migmatiten auftreten, ist es unwahrscheinlich, dass sie sich durch Aufschmelzung aus denselben Ausgangsgesteinen gebildet haben.