DOI: https://doi.org/10.5802/crgeos.289
تاريخ النشر: 2025-06-10
المؤلف: Benoît Joseph Mbassa وآخرون
الموضوع الرئيسي: التحليل الجيولوجي والجيوكيميائي
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة بيانات جديدة عن التأريخ الجيولوجي باستخدام طريقة K-Ar من خمس مقاطع رقيقة من الصخور الجرانيتية في شرق نغوانديري، الكاميرون، مع التركيز على الصخور البلاتينية من النوع I القلوية، وتحديداً الكوارتز-مونزونايت والجرانيت. تعطي نتائج التأريخ أعماراً مهمة تتراوح من أواخر الإديكاران (549 ± 19 مليون سنة) إلى أوائل الأردوفيشي (482 ± 6 مليون سنة)، مما يجعلها من بين أحدث الأعمار المبلغ عنها في نطاق أداماوا-يادي.
تشير النتائج إلى أن النظام التكتوني التمددي كان نشطاً خلال المراحل المبكرة من رفع أداماوا، الممتد من أواخر الإديكاران إلى أوائل الأردوفيشي. علاوة على ذلك، تشير النتائج إلى أن نهاية أوريغونية حزام الطيات الأفريقي المركزي (CAPFB) حدثت حوالي 480 مليون سنة، دون أي اضطراب لاحق في نظام الأرجون في البيوتيت، مما يوفر رؤى حاسمة حول التطور التكتوني للمنطقة.
مقدمة
ت outlines مقدمة الورقة الإطار الجيولوجي للكاميرون، الذي يتميز بتفاعل معقد بين صخور القاعدة من العصر الأركي إلى العصر البروتيروزوي المتأخر، والانفجارات من العصر الباليوزوي إلى الميزوزوي، والودائع البركانية-الرواسب من العصر السينوزوي إلى الرباعي. تشمل الوحدات الجيولوجية الرئيسية معقد نتم، ووحدة نيونغ البروتيروزوي المتأخر، وحزام الطيات الأفريقي المركزي (CAPFB). تقترح النماذج الحديثة، وخاصة من قبل توتي وآخرون (2022)، تطوراً جيوديناميكياً يتضمن حدثين للغمر وأربع مراحل رئيسية، بما في ذلك تطوير الحوض، والانفجارات قبل التكتونية، ومرحلة تصادمية تتميز بتغيرات في الوجه الغرانوليتي، والأنشطة التكتونية والمغناطيسية اللاحقة.
نطاق أداماوا-يادي، الذي هو محور هذه الدراسة، هو شريط غير متماثل من صخور القاعدة ما قبل الكمبري يمتد من الكاميرون إلى جمهورية أفريقيا الوسطى وجنوب تشاد. لقد شهد هذا النطاق دورتين أوريغونيتين كبيرتين، حيث كانت دورة بان-أفريقيا حوالي 600 مليون سنة موثقة بشكل جيد. ومع ذلك، تظل الأحداث الباليوزوية ضمن هذا السياق غير مستكشفة بشكل كافٍ. تهدف الورقة إلى معالجة هذه الفجوة من خلال تقديم نتائج جديدة لتأريخ K-Ar من البيوتيت في الصخور المغناطيسية الواقعة شرق نغوانديري، والتي توفر رؤى حول الأحداث الباليوزوية المبكرة وتأثيراتها على التطور ما بعد بان-أفريقيا لحزام الطيات الأفريقي المركزي (CAPFB)، خاصة فيما يتعلق بالانتقال من الأنظمة التكتونية المتقاربة إلى التمددية.
الطرق
تضمنت المنهجية المستخدمة في هذه الدراسة سلسلة من التقنيات التحليلية لتقييم العناصر الرئيسية لعينات الصخور الكلية ولإجراء تأريخ K-Ar. تم تحديد العناصر الرئيسية باستخدام مطياف الفلورسنس بالأشعة السينية Rigaku Primus II، مع إعداد العينات عن طريق التجفيف عند 110 درجة مئوية وتشكيل أقراص زجاجية من خلال الانصهار مع رباعي بورات الليثيوم ($\text{Li}_2\text{B}_4\text{O}_7$). تم تحديد الفقد عند الاحتراق (LOI) عن طريق حرق 1 جرام من مسحوق العينة الجافة عند 1000 درجة مئوية لمدة ساعة. بالنسبة لتأريخ K-Ar، تم اختيار العينات بناءً على الملاحظات البتروغرافية لرقائق البيوتيت المحفوظة جيدًا، وتم قطعها وصقلها إلى مقاطع رقيقة للتحليل.
استخدم تأريخ K-Ar نظامًا آليًا يتكون من مطياف الكتلة للغازات النبيلة (MAP 216) متصل بخط تفريغ عالي للغاية مزود بمستخلصات SAES GP-50 لتنقية الغاز. تم إجراء إزالة العينات باستخدام ليزر إكزيمر بقطر 193 ميكرومتر، مما أنتج بلازما تم تحليل ضوءها لتحديد تركيز البوتاسيوم. تم قياس غاز الأرجون الناتج لاستنتاج الأعمار. من الجدير بالذكر أن النتائج أشارت إلى أنه في الميكا من الصخور المشوهة أو المتحولة، لا تفسر تدرجات الأعمار المتوقعة من نظرية الانتشار الأنماط المرصودة بشكل كافٍ، مما يبرز تأثير المعادن المحيطة على دوران السوائل وانتشار الأرجون. كما تسلط الدراسة الضوء على تباين في تشتت الأعمار بناءً على نوع الصخور وحفظ الميكا، مع توفير مواد إضافية تقدم تفاصيل إضافية وصور بتروغرافية للتحقق.
النتائج
يتميز الإعداد الجيولوجي لمنطقة الدراسة بسلاسل نارية نيوبروتيروزوي، بما في ذلك سلاسل لنتي-غودي وسلاسل يانغبا-كوجي، إلى جانب هضبة بازلتية تتقاطع مع قباب فليسية. تتكون القاعدة الأساسية من جنييسات وجرانيتات قلوية، مع وجود صخور بركانية ورواسب فوقها. تتميز السلسلة البركانية بوجود لافا مايفية وفليسية، مما يشير إلى مصدر غير متجانس قد يتأثر بالتلوث القشري. تكتونياً، تظهر المنطقة تكتل مائل NE-SW مرتبط بمنطقة القص المركزي في الكاميرون (CCSZ) وسلسلة من مراحل التشوه (D1 إلى D4) التي تعكس زيادة كبيرة في سمك القشرة وأحداث متحولة، حيث تم تأريخ D1 وD2 بين 635-615 مليون سنة، وحدثت المراحل اللاحقة حتى حوالي 545 مليون سنة.
تكشف بيانات التأريخ الجيولوجي، على الرغم من محدوديتها، عن مجموعة من الأعمار من العصر الأركي إلى النيوبروتيروزوي عبر المناطق المجاورة. تشمل النتائج الملحوظة أعمار U-Pb تبلغ 2.1 ± 0.1 مليار سنة للرسوبيات المتحولة والجنييسات، وأعمار تتراوح من 725 ± 12 مليون سنة إلى 573 ± 2 مليون سنة لتشكيلات جيولوجية مختلفة، مما يشير إلى تاريخ معقد من التحول والمغناطيسية. كما تسلط الدراسة الضوء على وجود نموذجات زركون وأقسام متبلورة تعطي أعمار U-Pb تتراوح بين 604 ± 4 و594 ± 8 مليون سنة، مرتبطة بالتحول تحت ضغط عالٍ. بالإضافة إلى ذلك، تشير تأريخ Rb-Sr للجرانيتات ما بعد التكتونية إلى أعمار تتراوح من 531 ± 19 مليون سنة إلى 558 ± 40 مليون سنة، مما يساهم بشكل أكبر في فهم تطور المنطقة الجيولوجي.
المناقشة
ت outlines قسم المناقشة من ورقة البحث الخصائص الجيولوجية والنتائج الجيولوجية للصخور الجرانيتية في نطاق أداماوا-يادي في الكاميرون. تحدد الدراسة وحدتين رئيسيتين من الصخور: الصخور البركانية والجرانيتية، حيث تظهر الأخيرة مجموعة من القوام وتركيبات المعادن، بما في ذلك البيوتيت، والأمفيبول، ومختلف الفلسبارات. تصنف الصخور الجرانيتية على أنها من النوع I القلوي، مع ميزات كيميائية حيوية تشير إلى ميل بوتاسي وتوقيع محتمل من الأداكيت. أسفر تأريخ K-Ar لبلورات البيوتيت عن أعمار تتراوح من أواخر الإديكاران (549 ± 19 مليون سنة) إلى أوائل الأردوفيشي (482 ± 6 مليون سنة)، مما يجعلها من بين أحدث الأعمار المسجلة في المنطقة ويشير إلى نشاط مغناطيسي ما بعد الأوريغوني المرتبط بأوريغونية بان-أفريقيا.
تناقش القسم أيضًا تأثيرات هذه النتائج على فهم التطور الجيوديناميكي للمنطقة. تشير أعمار K-Ar إلى أن الانفجارات الجرانيتية حدثت خلال المراحل المتأخرة من أوريغونية بان-أفريقيا، مما يشير إلى انتقال من التقاء إلى تكتونيات تمددية في نطاق أداماوا-يادي. تتحدى النتائج التفسيرات السابقة لتوقيت وطبيعة الأحداث المغناطيسية في المنطقة، مما يشير إلى أن الأعمار قد تعكس عمليات التبريد والتكتونية بدلاً من أحداث مغناطيسية مستقلة. تكشف المقارنات مع حزام الطيات البرازيلية عن أوجه تشابه في التطور التكتوني، مما يعزز الفكرة بأن هذه المناطق كانت في السابق جزءًا من نظام جيولوجي متصل قبل انفصالها في العصر الميزوزوي. بشكل عام، تسهم الدراسة في فهم أكثر دقة للتاريخ الجيولوجي والعمليات التكتونية في حزام الطيات الأفريقي المركزي.
DOI: https://doi.org/10.5802/crgeos.289
Publication Date: 2025-06-10
Author(s): Benoît Joseph Mbassa et al.
Primary Topic: Geological and Geochemical Analysis
Overview
This study presents new in-situ K-Ar geochronological data from five granitic rock thin sections in Eastern Ngaoundéré, Cameroon, focusing on calk-alkaline I-type plutonic rocks, specifically Qz-monzonite and granite. The dating results yield significant ages ranging from the late Ediacaran (549 ± 19 Ma) to the Early Ordovician (482 ± 6 Ma), marking these as some of the youngest ages reported in the Pan-African Adamawa-Yadé domain.
The findings indicate that the extensional tectonic regime was active during the early stages of the Adamawa uplift, spanning from the late Ediacaran to the Early Ordovician. Furthermore, the results suggest that the end of the Central African Pan-African Fold Belt (CAPFB) orogeny occurred around 480 Ma, with no subsequent disturbance of the argon system in biotite, thereby providing critical insights into the tectonic evolution of the region.
Introduction
The introduction of the paper outlines the geological framework of Cameroon, characterized by a complex interplay of Archean to Late Proterozoic basement rocks, Palaeozoic to Mesozoic intrusions, and Cenozoic to Quaternary volcanic-sedimentary deposits. Key geological units include the Ntem complex, the Nyong Palaeoproterozoic unit, and the Central African Pan-African Fold Belt (CAPFB). Recent models, particularly by Toteu et al. (2022), propose a geodynamic evolution involving two subduction events and four main phases, including basin development, pre-tectonic plutonism, a collisional phase marked by granulite facies metamorphism, and subsequent tectonic and magmatic activities.
The Adamawa-Yadé domain, which is the focus of this study, is an asymmetric band of Precambrian basement rocks extending from Cameroon to the Central African Republic and southern Chad. This domain has undergone two significant orogenic cycles, with the Pan-African cycle around 600 Ma being particularly well-documented. However, the Palaeozoic events within this context remain underexplored. The paper aims to address this gap by presenting new K-Ar dating results from biotite in magmatic rocks located east of Ngaoundéré, which provide insights into early Palaeozoic events and their implications for the post-Pan-African evolution of the CAPFB, particularly regarding the transition from convergent to extensional tectonic regimes.
Methods
The methodology employed in this study involved a series of analytical techniques to assess the major elements of bulk rock samples and to perform K-Ar dating. Major elements were quantified using a Rigaku Primus II X-ray fluorescence spectrometer, with samples prepared by drying at 110 °C and forming glass tablets through fusion with lithium tetraborate ($\text{Li}_2\text{B}_4\text{O}_7$). Loss on ignition (LOI) was determined by calcining 1 g of dry sample powder at 1000 °C for 1 hour. For K-Ar dating, samples were selected based on petrographic observations of well-preserved biotite flakes, cut, and polished into thin sections for analysis.
The K-Ar dating utilized an automated system comprising a noble gas mass spectrometer (MAP 216) connected to an ultra-high vacuum line equipped with SAES GP-50 getters for gas purification. Ablation of the samples was performed using a 193 µm excimer laser, producing plasma whose light was analyzed to determine potassium concentration. The resultant argon gas was measured to derive ages. Notably, the findings indicated that in micas from deformed or metamorphosed rocks, age gradients predicted by diffusion theory do not adequately explain observed patterns, emphasizing the influence of surrounding minerals on fluid circulation and argon diffusion. The study also highlights variability in age dispersions based on rock type and mica preservation, with supplementary materials providing additional details and petrographic images for verification.
Results
The geological setting of the study area is characterized by Neoproterozoic igneous suites, including the Linté-Godé and Yangba-Kogué suites, alongside a basalt plateau intersected by felsic domes. The underlying basement comprises gneisses and calc-alkaline granitoids, with volcanic and sedimentary rocks overlaying them. The volcanic sequence features both mafic and felsic lavas, indicating a heterogeneous mantle source potentially influenced by crustal contamination. Tectonically, the region exhibits a NE-SW mylonitic foliation associated with the Central Cameroon Shear Zone (CCSZ) and a series of deformation phases (D1 to D4) that reflect significant crustal thickening and metamorphic events, with D1 and D2 dated between 635-615 Ma, and subsequent phases occurring until approximately 545 Ma.
Geochronological data, though limited, reveal a range of ages from Archean to Neoproterozoic across nearby regions. Notable findings include U-Pb ages of 2.1 ± 0.1 Ga for metasediments and gneisses, and ages from 725 ± 12 Ma to 573 ± 2 Ma for various geological formations, indicating a complex history of metamorphism and magmatism. The study also highlights the presence of zircon overgrowths and recrystallized domains yielding U-Pb ages between 604 ± 4 and 594 ± 8 Ma, linked to high-pressure granulite-facies metamorphism. Additionally, Rb-Sr dating of post-tectonic granitoids suggests ages ranging from 531 ± 19 Ma to 558 ± 40 Ma, further contributing to the understanding of the region’s geological evolution.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the geological characteristics and geochronological findings of granitic rocks in the Adamawa-Yadé domain of Cameroon. The study identifies two primary lithologic units: volcanic and granitic rocks, with the latter exhibiting a range of textures and mineral compositions, including biotite, amphibole, and various feldspars. The granitic rocks are classified as calc-alkaline I-type, with significant geochemical features indicating a potassic affinity and a likely adakitic signature. The K-Ar dating of biotite crystals yielded ages from late Ediacaran (549 ± 19 Ma) to Early Ordovician (482 ± 6 Ma), marking these as some of the youngest ages recorded in the region and suggesting a post-orogenic magmatic activity linked to the Pan-African orogeny.
The section further discusses the implications of these findings for understanding the geodynamic evolution of the region. The K-Ar ages indicate that the granitic intrusions occurred during the late stages of the Pan-African orogeny, suggesting a transition from convergence to extensional tectonics in the Adamawa-Yadé domain. The results challenge previous interpretations of the timing and nature of magmatic events in the area, indicating that the ages may reflect cooling and tectonic processes rather than independent magmatic events. Comparisons with the Brazilian fold belt reveal similarities in tectonic evolution, reinforcing the notion that these regions were once part of a contiguous geological system before their separation in the Mesozoic. Overall, the study contributes to a refined understanding of the geological history and tectonic processes in the Central African Pan-African fold belt.