Two garnet growth events in polymetamorphic rocks in southwest Spitsbergen, Norway: insight in the history of Neoproterozoic and early paleozoic metamorphism in the high arctic

Geochronological studies in northern Wedel Jarlsberg Land, southwestern Svalbard (Norway), showed that the Tonian (c. 950 Ma) igneous rocks were subjected to metamorphism during the Torellian (c. 640 Ma) and early Caledonian (470-460 Ma) events. Predominant augen gneisses, derived from a Tonian protolith, are intercalated in that area, with schists comprising two distinct metamorphic mineral assemblages. The Ml (Torellian) assemblage containing garnet-I + quartz + plagioclase-I + biotite-I + muscovite-I was formed under amphibolite-facies conditions at c. 550-600 °C and 5-8 kbar (1 kbar = 100 MPa). The M2 (Caledonian) assemblage comprising garnet-II + quartz + plagioclase-II + biotite-II + muscovite-II + zoisite + chlorite crystallized at c. 500-550 °C and 9-12 kbar, corresponding to epidote-amphibolite facies conditions. The M2 mineral assemblage constitutes the pervasive Caledonian fabric of the schists that was subsequently reactivated in a left-lateral strike-slip shear regime. The subsequent c. 70° clockwise rotation of the original structure to its present position was caused by a large-scale passive rotation during the Paleogene Eurekan orogeny. The new pressure-temperature estimates suggest that metamorphic basement in the study area was consolidated during the Torellian middlegrade event and then overprinted by Caledonian moderate- to high-pressure subduction-related metamorphism. A following sinistral shear zone assembled the present structure of basement units. Our results pose a question about the possible extent of Torellian precursor to the Caledonian basement across the High Arctic and the scale of its subsequent involvement in early Caledonian subduction. In conjunction with previous studies, the results suggest a possible correlation between southwestern Spitsbergen and the Pearya Terrane in Ellesmere Island. Des etudes geochronologiques dans le nord du WedelJarlsberg Land, sud-ouest du Svalbard, montrent que les roches ignees du Tonien (~950 Ma) ont subi un metamorphisme durant les evenements du Torellien (~640 Ma) et du Caledonien precoce (470-460 Ma). Des gneiss oeilles predominants, provenant d'un protolithe du Tonien, sont, dans ce secteur, intercales avec des schistes comprenant deux assemblages mineralogiques metamorphiques distincts. L'assemblage M1 (Torellien) contenant du grenat-I + quartz + plagioclase-I + biotite-I + muscovite-I a ete forme sous des conditions du facies des amphibolites a ~550-600 °C et a une pression de 5-8 kbar (1 kbar = 100 MPa). L'assemblage M2 (Caledonien), comprenant du grenat-II + quartz + plagioclase-II + biotite-II + muscovite-II + zoisite + chlorite, a cristallise a ~500-550 °C et a une pression de 9-12 kbar, ce qui correspond a des conditions de facies des amphibolites a epidote. L'assemblage M2 constitue la fabrique envahissante caledonienne des schistes, laquelle a par la suite ete reactivee lors d'un regime de cisaillement de decrochement lateral senestre. La rotation subsequente d'environ 70 ° dans le sens horaire de la structure originale a sa position actuelle a ete causee par une rotation passive a grande echelle durant l'orogene de l'Eureka au Paleogene. Selon les nouvelles estimations de pression-temperature, le socle metamorphique dans le secteur a l'etude a ete consolide durant un metamorphisme intermediaire, au Torellien, et par la suite surimprime au Caledonien par un metamorphisme a pression moderee a elevee relie a une subduction. Une zone de cisaillement senestre a par la suite assemble la structure actuelle d'unites de socle. Nos resultats questionnent l'etendue possible du precurseur du Torellien au socle caledonien a travers le Haut-Arctique et l'echelle de son implication subsequente dans la subduction au Caledonien precoce. En conjonction avec des etudes anterieures, ils suggerent une correlation possible entre le Spitsbergen du sud-ouest et le terrane de Pearya dans l'ile d'Ellesmere. [Traduit par la Redaction]
Introduction A classical view on the evolution of crystalline basement in Svalbard (Norway) is that early Paleozoic Caledonian deformation and metamorphism overprint the effects of earlier tectonothermal events dating back [...]