Geochemistry of felsic, mafic and ultramafic rocks in the suprasubduction zone Mawat ophiolite, Northeast Iraq

The Mawat ophiolite is a remnant from the Neotethyan oceanic lithosphere exposed within the Zagros Suture Zone, northeastern Iraq. This thesis focuses on the evolution of the mantlederived magma and their temporally and spatially associated evolution during the late Cretaceous-Eocene. The isotope geology in Mawat is based on zircon and monazite U-Pb dating, and zircon Hf isotopes from felsic dykes and a gabbro. The zircon results give ages between 222 and 38 Ma interpreted to be related to radiogenic Pb mobility and Pb loss. The monazite 94.6 ± 1.2 Ma age is considered as a crystallization age of the felsic dykes and the oldest zircons in gabbro provide the age of 81.2 ± 2.5 Ma which is the crystallisation age of the gabbro. The gabbro is interpreted to be related to later rifting above the suprasubduction zone. The youngest ages ~ 40 Ma are raleted to crustal extension. The negative zircon initial εHf values for the felsic dykes indicate that the magma comes from an older source. The positive zircon initial εHf values for gabbro suggest that the magma comes from a juvenile source.

The felsic dykes occur in two types: tonalites and granites. The dykes also occur in the western part as a plagiogranite and the central part as a leucogranite. Both types are mixed in various proportions in the east. The eastern tonalities are weakly peraluminous to metaluminous and are low in K2O, TiO2, and high in Na2O. They have low MgO, Cr, and Ni contents and low Sr/Y compared to the western ones where these are high and similar to adakites. These were derived by partial melting of the subducted oceanic slab. The eastern tonalities underwent hornblende and plagioclase fractionation in a shallow-level magma chamber modifying their original compositions. The eastern granites are strongly peraluminous, moderate to high in K2O, Pb and Na2O, and very low in TiO2. Their melts are derived from psammitic sediments on the top of the subducted slab. Parental melts of the tonalities and granites partially mixed in shallow magma chambers.

The basalts and ultramafic rocks are extremely depleted in the LILE and some HFSE elements. They plot below the N-MORB reference line suggesting that these elements have been mobile. The basaltic and ultramafic rocks resemble the arc boninites related to subduction initiation setting. This is confirmed with Ti/1000 vs. V diagram. This suggests that these rocks formed in the same forearc region. The undepleted pattern of the gabbros plot parallel to the N-MORB reference line and within the MORB field in the V vs. Ti/1000 diagram. This is an indication of rifting in an extensional setting above the subduction zone. The geochemical data is consistent with the tectonic setting for suprasubduction zone ophiolite.Koillis-Irakissa suprasubduktiovyöhykkeellä muodostuneen Mawatin ofioliitin felsisten, mafisten ja ultramafisten kivien geokemia

Mawatin ofioliitti on jäänne muinaisesta Neotethyanin merellisestä kuoresta Zagrosin sutuurivyöhykkeellä Koillis-Irakissa. Tässä väitöskirjassa keskitytään Mawatin vaippaperäisten magmojen evoluutioon sekä niiden ajallisiin ja alueellisiin muutoksiin Ylä-Liitu-Eoseenin ajanjaksolla. Mawatin isotooppigeologia perustuu U-Pb zirkoni- ja monatsiittiikämäärityksiin sekä zirkonin Hf isotooppeihin felsisistä juonista ja gabrosta. Zirkonit antavat iät 222–38 Ma, joiden on tulkittu liittyvän radiogeenisen lyijyn mobiilisuuteen zirkonissa ja lyijyn karkaamiseen zirkonista. Monatsiitista saatua 94.6 ± 1.2 Ma ikää pidetään felsisen juonen kiteytymisikänä. Gabron vanhimmat zirkonit antavat iän 81.2 ± 2.5 Ma, joka on gabron kiteytymisikä. Gabbron tulkitaan liittyvän ekstensioon subduktiovyöhykkeen yläpuolelle. Nuorimmat ~40 Ma iät liittyvät kuoren myöhempäåän ekstensioon. Felsisten juonien zirkonien negatiiviset εHf arvot osoittavat, että magma tulee vanhemmasta lähteestä ja gabron zirkonien positiiviset εHf arvot viittaavat juveniiliin lähteeseen.

Felsisiä juonia esiintyy kahta tyyppä: tonaliitteja ja graniitteja. Juonet esiintyvät myös Mawatin länsiosassa plagiograniittina ja keskiosassa leukograniittina. Molemmat tyypit ovat sekoittuneet itäosissa eri suhteissa. Itäisten tonaliitien koostumukset ovat heikosti peralumiinisista metaluminisiin ja niillä on alhaiset K2O ja TiO2 ja korkeat Na2O pitoisuudet. MgO, Cr ja Ni pitoisuudet ja Sr/Y suhde ovat alhaisempia kuin läntisissä juonissa, joissa nämä ovat hyvin korkeita ja muistuttavat adakiitteja, jotka ovat peräisin subduktoituneen merellisen laatan osittaisesta sulamisesta. Itäisten tonaliittien sarvivälke ja plagioklaasi fraktioituvat matalalla sijaitsevassa magmasäiliössä, ja se muokkasi magman alkuperäistä koostumusta. Itäiset graniitit ovat voimakkaasti peraluminaalisia ja niillä on korkeat K2O, Pb ja Na2O ja hyvin alhaiset TiO2 pitoisuudet. Ne ovat peräisin subduktoituneen merellisen laatan päällä olevista psammittista sedimenteistä. Tonaliittien ja graniittien alkusulat ovat osittain sekoittuneet matalalla sijainneessa magmasäiliössä.

Basaltit ja ultramafiset kivet ovat erittäin köyhtyneitä LILE- ja HFSE-alkuaineista. Ne ovat N-MORBiin verrattuna köyhtyneitä, mikä viittaa näiden alkuaineiden mobiilisuuteen. Basalttiset ja ultramafiset kivet muistuttavat subduktion alkuvaiheessa syntyneitä kaarityypin boniniitteja. Sitä esitetään Ti/1000 vs. V-diagrammilla. Tämä viittaa siihen, että nämä muodostuivat samassa kaaren etualtaassa. Gabrojen yhtenäiset geokemialliset koostumukset muistuttavat N-MORB:ia ja osuvat V vs. Ti/1000 -diagrammissa MORBkenttään. Tämä viittaa riftiytymiseen subduktiovyöhykkeen yläpuolella. Geokemiallinen aineisto on kokonaisuudessaan samanlaista kuin suprasubduktiovyöhykkeen ofioliiteilla.