Caledonian high-pressure metamorphism in the Strona-Ceneri Zone (Southern Alps of southern Switzerland and northern Italy)

Abstract

The Strona-Ceneri Zone comprises a succession of polymetamorphic, pre-Alpidic basement rocks including ortho- and paragneisses, metasedimentary schists, amphibolites, and eclogites. The rock pile represents a Late Proterozoic or Palaeozoic subduction accretion complex that was intruded by Ordovician granitoids. Eclogites, which occur as lenses within the ortho-paragneiss succession and as xenoliths within the granitoids record a subduction related high-pressure event (D1) with peak metamorphic conditions of 710 ± 30 °C at 21.0 ± 2.5 kbar. After isothermal uplift, the eclogites experienced a Barrowtype (D2) tectonometamorphic overprint under amphibolite facies conditions (570-630 °C, 7-9 kbar). U-Pb dating on zircon of the eclogites gives a metamorphic age of 457 ± 5 Ma, and syn-eclogite facies rutile gives a ²⁰⁶Pb/²³⁸U age of 443 ± 19 Ma classifying the subduction as a Caledonian event. These data show that the main tectonometamorphic evolution of the Strona-Ceneri Zone most probably took place in a convergent margin scenario, in which accretion, eclogitization of MOR-basalt, polyphase (D1 and D2) deformation, anatexis and magmatism all occurred during the Ordovician. Caledonian high-pressure metamorphism, subsequent magmatism and Barrow-type metamorphism are believed to be related to subduction and collision within the northern margin of Gondwana.

Zusammenfassung

Die Strona-Ceneri Zone baut sich aus einer Abfolge polymetamorpher, präalpidischer Kristallingesteine auf und umfasst Ortho- und Paragneise, metasedimentäre Schiefer, Amphibolite und Eklogite. Die Gesteinsserie repräsentiert einen spätproterozoischen oder paläozoischen Subduktions-Akkretions-Komplex, der von ordovizischen Granitoiden intrudiert wurde. Eklogite, die in Form von Linsen innerhalb der Ortho- und Paragneisfolge auftreten und überdies Xenolithe in Granitoiden bilden, zeichnen ein subduktionsbezogenes Hochdruckereignis (D1) auf, das bei Temperaturen von 710 ± 30 °C und Drucken von 21.0 ± 2.5 kbar ablief. Nach einer zunächst isothermalen Exhumierung erfuhren die Eklogite eine tektonometamorphe Überprägung (D2) vom Barrow-Typ unter amphibolitfaziellen Metamorphosebedingungen (570-630 °C, 7-9 kbar). Eine U-Pb Datierung an Zirkonen liefert ein metamorphes Alter von 457 ± 5 Ma während syn-eklogitfazielle Rutile ein ²⁰⁶Pb/²³⁸U-Alter von 443 ± 19 Ma anzeigen, was die Subduktion als kaledonisches Ereignis kennzeichnet. Diese Daten zeigen, dass ein Grossteil der tektonometamorphen Entwicklung der Strona-Ceneri Zone höchstwahrscheinlich im Bereich eines kovergenten Plattenrandes stattfand. Hierbei erfolgten die Akkretion, die Eklogitisierung der MOR-Basalte, die polyphase Deformation (D1 und D2) sowie Anatexis und Magmatismus allesamt im Ordovizium. Die kaledonische Hochdruck-Metamorphose, der nachfolgende Magmatismus und die metamorphe Überprägung vom Barrow-Typ werden als Folge von Subduktions- und Kollisionsprozessen am Nordrand von Gondwana interpretiert.