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Gautier Njiekak

• Der neoproterozoische Faltengürtel Kameruns (NFBC) ist durch Zahlreiche Pan- Afrikanische Plutone charakterisiert, die von krustalen Scherzonen durchsetzt werden. Der NFBC resultiert aus der Konvergenz des Westafrikanischen und des Kongo/Saõ-Francisco Kratons. Die Borborema Provinz (BOP) in NE-Brasilien wird als Äquivalent des NFBC angesehen. Bisher vorliegende Daten legen nahe dass die Borborema Scherzonen in kontinentaler Kruste durch dextrale Extrusion der BOP enstanden sind. Letztere wurde durch differentielle Bewegungen (Rotation induziert durch Subduktion und Kollision) des Kongo/Saõ- Francisco und des Westafrika-Kratons ausgelöst. Die Aktivität der Scherzonen fällt mit einer Hochtemperatur-Mittel- bis Niederdruckmetamorphose zusammen, welche mit partieller Aufschmelzung und Intrusion krustaler sowie Mantelschmelzen einhergeht. Die Bewegungen entlang dieser Scherzonen begannen zwischen 590 und 570 Ma und hielten bei abnehmender Temperatur bis etwa 500 Ma an. Ob die Scherzonen der BOP tatsächlich in den NFBC hineinreichen, war bisher nicht eindeutig geklärt. Die tektonometamorphe und magmatische Entwicklung des NFBC ist aufgrund fehlender struktureller, petrologischer und geochronologischer Daten kaum verstanden. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Platznahme und Deformation der Plutone im Bereich des westlichen NFBC in der Region von Bafoussam-Batcha. Es wurden strukturelle Untersuchungen sowie U-(Th)-Pb Datierungen von Zirkon und Monazit durchgeführt. Die gewonnenen Daten werden mit bisher vorliegenden Daten aus den benachbarten Arealen des NFBC und aus äquivalenten Arealen Brasiliens verglichen. Innerhalb des NFBC lassen sich drei wesentliche proterozoische Gesteinseinheiten unterscheiden: (1) hoch-gradige metamorphe Komplexe mit palaeoproterozoischem Alter (Eburnium), bestehend aus Metasedimenten und Metaplutoniten, welche im Pan-Afrikanischen Granit-Batholith von Zentral-Kamerun vorkommen (in der Region von Bafia und Adamaoua); (2) einen Schiefer-Gürtel neoproterozoischen Alters, der die Becken von Poli, Lom und Yaoundé beinhaltet, und (3) Pan-Afrikanische (Meta-)Granitoide. Untersuchungen im nördlichen (Region von Poli), südlichen (Region von Yaoundé) und östlichen (Region von Lom-Ngaoundere) zeigen, dass die geodynamische Entwicklung durch Überschiebungs und Blatterverschiebungstektonik charakterisiert ist. Im nördlichen NFBC existieren E-W streichende, flach einfallende Foliationen, welche während der Überschiebung des NFBC auf den Kongo-Kraton entstanden. Im westlichen NFBC existieren vor allem geochemische und petrologische Daten. Die regionale Geologie wird hier durch Pan-Afrikanisches grundgebirge bestimmt, welches aus Graniten und Metamorphiten besteht, die wiederum von känozoischen Magmatiten (Granite, Vulkanite) durchsetzt bzw. überlagert werden. Vorhandene Daten zu Pan-Afrikanischen Plutonen des Untersuchungsgebiets und angrenzenden Regionen zeigen, dass in vielen Regionen ein große Variabilität hinsichtlich des Gesteinschemismus vorliegt, welche von basischen bis hin zu granitischen Gesteinen reicht, wobei der geochemische Charakter i.d.R. kalkalkalin bis alkalin ist. Das initiale Strontium-Verhältnis und Sm-Nd Daten einiger Granite indizieren eine Aufschmelzung im Mantel bei anschließender Kontamination durch kontinentale Kruste. Aufgrund der Anfälligkeit der Rb-Sr Methode existieren kaum verlässliche Alter von Granitoiden des NFBC. Durch die großen Fehler der Rb-Sr Alter sind neben den Platznahmealtern auch die Zeitpunkte der vorhandenen Wiederaufschmelzung weit gehend unbekannt. Durch detaillierte Geländearbeit gelang eine Gliederung des Areals in verschiedene Teilkomplexe. Diese sind der Migmatit-Komplex von Foumbot (MCF), der Bangwa-Komplex (BC), der Komplex von Chepang (CC) und der jüngeren Batié-Pluton (BP), welcher die übrigen Komplexe diskordant durchschlägt. Der BP selbst wird vom känozoischen Batcha Pluton durchsetzt. Innerhalb des MCF existiert eine bedeutende ENE-WSW streichende Scherzone. Im zentralen und südlichen Arbeitsgebiet reichen NE-SW streichende Scherzonen in den BP sowie in den CC und den BC hinein. Der MCF besteht aus Diatexit, Metatexit und Amphibolit. Merkmale wie Scherfaltung älterer Gefüge entlang ENE-WSW streichender Scherflächen und progressive Leukosombildung im Bereich der Faltenscharniere machen deutlich, dass partielle Aufschmelzung mit zunehmender Deformation einhergeht. Bereiche mit hoher Strain-magnitude zeigen koaxiale Plättung an. Die ENE-WSW verlaufende Scherzone weist dextrale Kinematik auf, wobei ältere sinistrale Bewegungen nicht ausgeschlossen werden können. Einzelzirkone von Diatexiten der MCF wurden mittels LA-ICPMS datiert. Mindestens drei Altersdomänen wurden dabei identifiziert: (a) elongierte bis gerundete Zirkon-Kerne mit Altern um 671 ±6 Ma; (b) oszillierend zonierte Zirkon-Mäntel, wahrscheinlich magmatischen Ursprungs, mit einem Alter von 639 ±5 Ma, interpretiert als das Intrusionsalter des Diatexits; (c) rekristallisierte Zirkon-Ränder mit einem Alter von 597 ±6 Ma, welches vermutlich die Metamorphose und Anatexis datiert. Der BC setzt sich aus unterschiedlich stark deformiertem Quarz-Diorit, Granodiorit, Syenogranit, Leucogranit und Monzonit zusammen. Quarz-Diorit und Granodiorit erscheinen in Form von cm- bis m-mächtigen foliierten Körpern. Die Foliation ist im Osten subhorizontal, gen Westen aber fällt sie zunehmend steil nach NE ein. Syenogranit und Leukogranit bilden größere Körper und weisen eine steile, nach NE einfallende, submagmatische Foliation auf. Innerhalb der (Syeno)granite weisen kristallplastische Verformung und Rekristallisation von Feldspat sowie vorhandene S-C Gefüge auf eine Deformation im Subsolidusbereich, d.h. während der Abkühlung, hin. Die aus den Mikrogefügen abgeleiteten Deformationsmechanismen charakteristischer Minerale der Quarz-Diorite und Granodiorite deuten hingegen auf Verformung unter Bedingungen einer hoch- und niedriggradigen Metamorphose hin. Innerhalb NE-SW verlaufender Mylonite am Kontakt BC/BP wird ein dextraler Schersinn durch S-C Gefüge angezeigt. In den zentralen Bereichen des BC sind Überprägungen sinistraler durch dextrale Scherzonen hingegen nur lokal sichtbar. Die Phengit-Zusammensetzung deformierter Gesteine deutet auf Scherung bei einem Maximaldruck von ca. 4.5 kbar bei T = ca. 500 °C hin. Die östlichen Nebengesteine des BC in der Region von Maham sind Migmatite, deren subhorizontale Foliation in zunehmendem Maße in wenige cm bis einige m mächtige ENE-WSW streichende Scherzonen übergeht. Die Gefüge der Migmatite der Region von Maham und (grano)dioritischer Gesteine des BC deuten auf eine regionale Überschiebungstektonik mit SSE gerichtetem Deckentransport hin. Die Zirkon- und Monazitalter deuten auf zwei Altersgruppen innerhalb des BC hin mit jeweils unterschiedlichen Platznahmealtern. Die ältere Gruppe besteht aus Quarzdiorit (643 ±5 Ma und 641 ±4 Ma, LA-ICPMS Daten, U-Pb Zirkonalter) und Granodiorit (638 ±2 Ma, IDTIMS Daten; 641 ±8 Ma und 641 ±2 Ma, LA-ICPMS Daten; U-Pb Zirkonalter), die jüngere Gruppe umfasst Syenogranit (598 ±21 Ma, 605 ±11 Ma, EMP Daten, U-Th-Pb Monazitalter) und Leukogranit (607 ±3 Ma und 603 ±4 Ma, LA-ICPMS Daten; U-Pb Zirkonalter). 206Pb/238U Alter zwischen 656 ±9 Ma und 718 ±13 Ma wurden an Zirkonkernen des Granodiorits bestimmt. Eine Regressionsgerade durch alle analysierten Kerne ergibt ein oberes Schnittpunktalter von 672 ±8 Ma. Der CC wird von im m-Maßstab wechselnden Lagen dioritischer und granitischer Zusammensetzung aufgebaut. Eine mylonitische Foliation streicht NE-SW. S-L-gefüge und Quarz-[c]-Achsen Verteilungen weisen auf Plättung unter hochgradigen Bedingungen (T = 650 °C) hin. Phengit-Barometrie mylonitisierter Granite ergibt einen Maximaldruck von 6 kbar bei T = ca. 500°C. Radiometrische Untersuchungen des mylonitischen Granits des CC wurden mittels LAICPMS an Zirkon und Monazit sowie mit Elektronenstrahlmikrosonde (EMP) an Monazit durchgeführt. Das EMP Monazit Alter (621 ±33 Ma) und LA-ICPMS Alter (622 ±13, oberes Schnittpunktalter; 611 ±4 und 608 ±6 Ma, gewichtete Mittelwerte der 208Pb/232Th und 207Pb/238U Alter) stehen im Einklang mit dem konkordanten LA-ICPMS Zirkonalter (611 ±5 Ma). Letzteres wird als Intrusionsalter des Granits interpretiert. Der BP wird im Wesentlichen von mittel- bis grobkörnigem Syenogranit aufgebaut. Speziell im Randbereich werden magmatische Gefüge (Fließgefüge, Aggregate von xenomorphem Quarz) durch submagmatische Gefüge überprägt und schließlich ersetzt (kristallplastische Deformation und Rekristallisation von Quarz und Feldspat, Bildung von Myrmekiten und S-C Gefügen). Sowohl die vom magmatischen bis in das Subsolidus-Stadium anhaltende Deformation, als auch die Parallelität der steil einfallenden postmagmatischen Foliation im Randbereich des BP und den angrenzenden BC, CC und MCF weisen auf eine synkinematische Platznahme des BP entlang krustaler Blattverschiebungen hin. Ein Konkordiaalter von 602 ±1.4 Ma wurde mit der ID-TIMS Methode erhalten. Mittels LAICPMS wurde ein Alter von 599 ±13 Ma (oberes Schnittpunktalter) bestimmt, welches im Fehler dem ID-TIMS Konkordia-Alter gleicht. Letzteres wird als Platznahmealter interpretiert. Die Kombination geochronologischer und struktureller Daten erlaubt die Unterscheidung von insgesamt drei tektono-magmatischen Abschnitten: Phase I ist durch die Platznahme dioritischer und granodioritischer Gesteine des BC sowie der Protolithe der Migmatite des MCF bei etwa 640 Ma charakterisiert. Während Phase II bei ca. 607 Ma intrudierten Syenogranit und Leukogranite in den BC und der Granits des CC. Gleichzeitig unterlagen die 640 Ma alten Granite einer hochgradigen Metamorphose. Die Intrusion der 607 Ma alten Plutonite geht einher mit einem Wechsel von Überschiebungstektonik hin zu sinistraler Blatterverschiebungstektonik. Die Platznahme des porphyritischen Syenogranits von Batié vor ca. 600 Ma, welche dextrale Bewegungen im Randbereich des BP und unmittelbar angrenzender Nebengesteine auslöste, stellt die dritte tektono-magmatische Phase dar. Alter von 700 bis 660 Ma, bestimmt an Zirkonkernen der Migmatite des MCF und der Granodiorite des BC, indizieren eine Platznahme der ältesten Granite in Pan-Afrikanischem Basement. Einige ererbte Zirkonkerne paläoproterozoischen Alters innerhalb des Leukogranits des BC deuten auf die Beteiligung Eburnischer Kruste in der Entwicklung der Pan-Afrikanischen Granite hin. Die neuen Daten bestätigen bisherige Vermutungen, dass der westliche NFBC ein afrikanisches Äquivalent zur Borborema Provinz Brasiliens darstellt. Auffällig sind geochronologische Übereinstimmungen bei den (Meta)granitoiden und den prä- bis synkinematischen Brasiliano Granitoiden der Borborema Provinz. Auf der anderen Seite ist speziell in der späten Entwicklung ab ca. 600 Ma die Kinematik blattverschiebender Bewegungen teilweise unterschiedlich. Eine mögliche Ursache sind lokale Variationen im Stressfeld, bedingt durch die Platznahme der syn- bis spät-tektonischen Magmatite.
• Striking characteristics of the Neoproterozoic fold belt of Cameroon (NFBC) are the presence of voluminous plutonic bodies that are surrounded and/or cut by a network of continental-scale shear zones. Structural investigations and U-(Th)-Pb zircon and monazite dating have been carried out to unravel the timing of pluton emplacement and deformation in a domain of the western NFBC, namely the Bafoussam-Batcha area, and to make correlations between the western NFBC and equivalent crustal parts in northeastern Brazil. Field studies have revealed the presence of the following complexes: the migmatitic complex of Foumbot (MCF), the Bangwa complex (BC), the Chepang complex (CC), and the Batié pluton (BP). The complexes of Foumbot, Bangwa and Chepang are cut by the Batié pluton. The latter is intruded by the Cenozoic Batcha complex. The MCF is cut by an ENE-trending shear zone. NE-trending shear zones affect the BP margins, the BC, and the CC. The MCF consists of diatexite, metatexite, and amphibolite. Features such as shear folding of rock fabrics along sets of ENE-trending shear planes and the accumulation of leucosome in hinge zones of folds, well documented in diatexite and in strongly deformed metatexite, suggest partial melting during increasing shearing. Characteristic patterns of foliation and lineations in high-strain domains suggest flattening to be the dominant coaxial component during deformation. Dextral kinematics prevails along the ENE-trending shear zone that affects the MCF but earlier sinistral movements cannot be ruled out. The BC is composed of variably deformed quartz-diorite, granodiorite, syenogranite, leucogranite, and monzonite. Quartz-diorite and granodiorite occur as cm- to m-scale bodies and display subhorizontal fabric that is gradually transposed by NE-trending steep foliation when moving from eastern to western BC. Syenogranite and leucogranite are forming larger bodies and show NE-trending steep submagmatic foliation. Pervasive solid-state fabrics (crystal plastic deformation/recrystallization of feldspar, S-C structures) in syenogranitic and leucogranitic bodies reflect deformation during the cooling stage (T ≤ ca. 500°C) while deformation microfabrics in quartz-diorite and granodiorite are interpreted to reflect low- to high-grade metamorphism. S-C relationships suggest dextral shearing within NE-trending mylonitic zones along the BC-BP contact. Towards the internal BC margins, superimposition of small-scale sinistral shear zones by dextral ones is locally visible. A maximum pressure of ca. 4.5 kbar at T = ca. 500°C during shearing has been estimated using phengite barometry of deformed syenogranite. The eastern country rocks of the BC (Maham region) are migmatites displaying subhorizontal foliation, the foliation being (northwestward) progressively transposed by cm- to m- scale ENE-trending steep shear zones. As a whole, fabrics from migmatites of the Maham area, quartz-diorite and granodiorite of the BC are consistent with a regional SSE-directed nappe tectonics followed by the development of NE- to ENE-trending shear zones. The CC consists of alternating steep m-scale bands of dioritic and granitic composition. The CC units display a NE- trending mylonitic foliation. Analyses of S-L patterns and quartz [c]-axes in the mylonitic granite reveal a dominant flattening component and a medium to high temperature conditions (up to ca. 650 °C) during shearing. Phengite barometry of mylonitic granite points to a maximum pressure of 6 kbar at T = ca. 500°C. Medium to coarse-grained syenogranite forms the main unit of the BP. Towards the margins of the massif, magmatic fabrics (e.g. tiling of feldspar megacrysts, anhedral shape of quartz aggregates) are progressively superimposed by submagmatic fabrics (e.g. crystal plastic deformation/recrystallization of feldspar and quartz, myrmekite, S-C structures). The continuous deformation from magmatic to solid-state flow along the BP margins and the (sub)parallelism of the steep solid-state foliation in the BP margins with the foliation in the surrounding BC, CC and MCF suggest synkinematic emplacement of the BP along crustal-scale NNE- to ENE-trending strike-slip shear zones. Combining (micro)structural patterns with the obtained geochronological data, three tectonomagmatic phases have been pointed out: The first phase was marked by the emplacement of dioritic to granodioritic rocks of the BC and protoliths of the migmatites of the MCF at ca. 640 Ma. The inferred BC and MCF granitoids emplaced before and/or during a regional SSEdirected thrusting event. The second phase led to the emplacement of syenogranite and leucogranite in the BC and granite in the CC at ca. 607 Ma and was synchronous with metamorphic overprint of the 640 Ma old granitoids. The intrusion of the ca. 607 Ma old granitoids marked the change from nappe to (sinistral) transcurrent tectonics within the BC. The emplacement of the porphyritic syenogranite of Batié at ca. 600 Ma marked the third tectonomagmatic phase and likely triggered dextral kinematics at the BP borders and in the immediate surrounding rocks. Moreover, ages of 700-660 Ma obtained from xenocrystic zircon cores of migmatites of the MCF and granodiorite of the BC would reflect early-Pan-African basement into which the 640 Ma old granitoids intruded. Few inherited zircon cores of Paleoproterozoic age within leucogranite of the BC suggest some inputs of Eburnean crust to the evolution of the Pan-African granitoids. The new data confirm previous assumptions that the western NFBC is equivalent to parts of the Borborema province of Brazil. There are geochronological correlations between the studied (meta)granitoids and Brasiliano pre- to syn-transcurrent granitoids of the Borborema province. Some differences in shear kinematics between these two domains exist, especially in the late stage of the Pan-Africano/Brasilian event (since ca. 600 Ma). This might reflect local variations in the stressfield imposed by the emplacement of syn- to late transcurrent magmatic bodies.