Johannes Rembe

• The North Pamir, part of the India-Asia collision zone, essentially formed during the late Paleozoic to late Triassic–early Jurassic. Coeval to the subduction of the Turkestan ocean—during the Carboniferous Hercynian orogeny in the Tien Shan—a portion of the Paleo-Tethys ocean subducted northward and lead to the formation and obduction of a volcanic arc. This Carboniferous North Pamir arc is of Andean style in the western Darvaz segment and trends towards an intraoceanic arc in the eastern, Oytag segment. A suite of arc-volcanic rocks and intercalated, marine sediments together with intruded voluminous plagiogranites (trondhjemite and tonalite) and granodiorites was uplifted and eroded during the Permian, as demonstrated by widespread sedimentary unconformities. Today it constitutes a major portion of the North Pamir. In this work, the first comprehensive Uranium-Lead (U-Pb) laser-ablation inductively-coupled-plasma mass-spectrometry (LA-ICP-MS) radiometric age data are presented along with geochemical data from the volcanic andThe North Pamir, part of the India-Asia collision zone, essentially formed during the late Paleozoic to late Triassic–early Jurassic. Coeval to the subduction of the Turkestan ocean—during the Carboniferous Hercynian orogeny in the Tien Shan—a portion of the Paleo-Tethys ocean subducted northward and lead to the formation and obduction of a volcanic arc. This Carboniferous North Pamir arc is of Andean style in the western Darvaz segment and trends towards an intraoceanic arc in the eastern, Oytag segment. A suite of arc-volcanic rocks and intercalated, marine sediments together with intruded voluminous plagiogranites (trondhjemite and tonalite) and granodiorites was uplifted and eroded during the Permian, as demonstrated by widespread sedimentary unconformities. Today it constitutes a major portion of the North Pamir. In this work, the first comprehensive Uranium-Lead (U-Pb) laser-ablation inductively-coupled-plasma mass-spectrometry (LA-ICP-MS) radiometric age data are presented along with geochemical data from the volcanic and plutonic rocks of the North Pamir volcanic arc. Zircon U-Pb data indicate a major intrusive phase between 340 and 320 Ma. The magmatic rocks show an arc-signature, with more primitive signatures in the Oytag segment compared to the Darvaz segment. Volcanic rocks in the Chinese North Pamir were indirectly dated by determining the age of ocean floor alteration. We investigate calcite filled vesicles and show that oxidative sea water and the basaltic host rock are major trace element sources. The age of ocean floor alteration, within a range of 25 Ma, constrains the extrusion age of the volcanic rocks. In the Chinese Pamir, arc-volcanic basalts have been dated to the Visean-Serpukhovian boundary. This relates the North Pamir volcanic arc to coeval units in the Tien Shan. Our findings further question the idea of a continuous Tarim-Tajik continent in the Paleozoic. From the Permian (Guadalupian) on, a progressive sea-retreat led to continental conditions in the northeastern Pamir. Large parts of Central Asia were affected by transcurrent tectonics, while subduction of the Paleo-Tethys went on south of the accreted North Pamir arc, likely forming an accretionary wedge, representing an early stage of the later Karakul-Mazar tectonic unit. Graben systems dissected the Permian carbonate platforms, that formed on top of the uplifted Carboniferous arc in the central and western North Pamir. A continental graben formed in the eastern North Pamir. Zircon U-Pb dating suggest initiation of volcanic activity at ~260 Ma. Extensional tectonics prevailed throughout the Triassic, forming the Hindukush-North Pamir rift system. New geochemistry and zircon U-Pb data tie volcanic rocks, found in the Chinese Pamir, to coeval arc-related plutonic rocks found within the Karakul-Mazar arc-accretionary complex. The sedimentary environment in the continental North Pamir rift evolved from an alluvial plain, lake dominated environment in the Guadalupian to a coarser-clastic, alluvial, braided river dominated in the Triassic. Volcanic activity terminated in the early Jurassic. We conducted Potassium-Argon (K-Ar) fine-fraction dating on the Shala Tala thrust fault, a major structure juxtaposing Paleozoic marine units of lower greenschist to amphibolite facies conditions against continental Permian deposits. Fault slip under epizonal conditions is dated to 204.8 ± 3.7 Ma (2σ), implying Rhaetian nappe emplacement. This pinpoints the Central–North Pamir collision, since the Shala Tala thrust was a back-thrust at that time.…
• Der Nordpamir, ein Teil der Kollisionszone zwischen Indien und Asien, bildete sich im Wesentlichen zwischen dem oberen Paläozoikum und der Trias–Jura Grenze. Zeitgleich mit der Subduktion des Turkestan-Ozeans—während der herzynischen Orogenese im heutigen Tien-Shan-Gebirge—subduzierte ein Teil der Paläotethys. Dies führte im Verlauf des Karbons zur Bildung und im Perm zur Obduktion eines Vulkan- bzw. Inselbogens. Dieser karbonische Vulkanbogen des Nordpamirs kann in einen westlichen Teil mit andinem Aufbau (Darvaz-Segment) und einen intraozeanischen östlichen Teil (Oytag-Segment) eingeteilt werden. Eine Abfolge aus Vulkaniten und zwischengeschalteten, marinen Sedimenten, zusammen mit in diese Folge intrudierten Plagiograniten (Trondhjemit und Tonalit) sowie Granodioriten, wurde während des Perms gehoben und erodiert. Dies wird durch weit verbreitete Sedimentationslücken im Nord Pamir belegt. In dieser Arbeit werden erstmals umfassende Uran-Blei Isotopen (U-Pb) Altersdaten (basierend auf Laserablation mit induktiv gekoppeltemDer Nordpamir, ein Teil der Kollisionszone zwischen Indien und Asien, bildete sich im Wesentlichen zwischen dem oberen Paläozoikum und der Trias–Jura Grenze. Zeitgleich mit der Subduktion des Turkestan-Ozeans—während der herzynischen Orogenese im heutigen Tien-Shan-Gebirge—subduzierte ein Teil der Paläotethys. Dies führte im Verlauf des Karbons zur Bildung und im Perm zur Obduktion eines Vulkan- bzw. Inselbogens. Dieser karbonische Vulkanbogen des Nordpamirs kann in einen westlichen Teil mit andinem Aufbau (Darvaz-Segment) und einen intraozeanischen östlichen Teil (Oytag-Segment) eingeteilt werden. Eine Abfolge aus Vulkaniten und zwischengeschalteten, marinen Sedimenten, zusammen mit in diese Folge intrudierten Plagiograniten (Trondhjemit und Tonalit) sowie Granodioriten, wurde während des Perms gehoben und erodiert. Dies wird durch weit verbreitete Sedimentationslücken im Nord Pamir belegt. In dieser Arbeit werden erstmals umfassende Uran-Blei Isotopen (U-Pb) Altersdaten (basierend auf Laserablation mit induktiv gekoppeltem Plasma-Massenspektroskopie) und geochemische Daten der Vulkanite und Plutonite des karbonischen Vulkanbogens des Nordpamirs präsentiert. Die U-Pb Zirkonalter zeigen für die Plutonite eine Hauptintrusionsphase zwischen 340 Ma und 320 Ma. Sowohl die untersuchten Vulkanite als auch die Plutonite zeigen eine Inselbogensignatur. Dabei weisen die Magmatite des östlichen Oytag-Segmentes primitivere geochemische Eigenschaften als gleichalte Gesteine des Darvaz-Segmentes auf. Um das Alter der kaum datierten mafischen Vulkanite des Inselbogens genauer eingrenzen zu können, wurden während der Ozeanbodenmetamorphose gebildete Kalzite untersucht. Ausgehend von der Annahme, dass die in Hohlräumen der Basalte ausgebildeten Sekundärminerale in einem Zeitraum von etwa 25 Ma nach dem Austreten der Vulkanite entstehen, weisen diese auf ein viséisches bis serpukhovische Alter hin. Oxidatives Meerwasser und das basaltische Umgebungsgestein sind dabei Quellen der in den Kalziten eingebauten Spurenelemente. Die Untersuchungsergebnisse stellen eine geodynamische Beziehung des Vulkanbogens des Nordpamirs mit gleichalten Inselbogenkomplexen des Tien-Shan her. Des Weiteren stellen sie die Kontinuität kontinentaler Kruste zwischen Tarim und Karakum-Kraton im Paläozoikum in Frage. Ab dem Perm setzte ein fortschreitender Rückzug des Meeres in der Region ein. Dies führte zu Erosion und kontinentalen Ablagerungsbedingungen im nordöstlichen Pamir spätestens ab dem Guadalupium (oberes Mittelperm). Das tektonische Regime Zentralasiens wurde im Perm durch Transversalverschiebungen und damit einhergehender Transpressions- und Transtensionstektonik bestimmt. Gleichzeitig dauerte die Subduktion der Paleotethys in Richtung Norden an. Dabei bildete sich schon im Perm ein Akkretionskeil—ein frühes Stadium des kimmerisch geprägten Karakul-Mazar Komplexes. Während des Perms zerschnitten Grabenstrukturen Teile der Karbonatplattform im zentralen und westlichen Nordpamir und formten ein kontinentales Grabensystem im nordöstlichen Pamir. Neue U-Pb Altersuntersuchungen an Zirkonen zeigen ein Einsetzen vulkanischer Aktivität vor etwa 260 Ma. Dehnungstektonik war auch während der Trias vorherrschend. Infolgedessen entwickelte sich das Hindukusch-Nordpamir-Rift-System. Zirkon U-Pb Altersdaten und Gesamtgesteinsgeochemie der triassischen Vulkanite der Riftbeckenablagerungen im Chinesischen Nordpamir stellen einen engen Zusammenhang zu zeitgleich intrudierenden, triassischen Plutoniten des Karakul-Mazar Akkretionskeils her. Das Ablagerungsmilieu des untersuchten Abschnitts des kontinentalen Beckens war im Guadalupium durch Schwemmebenen und Seen bestimmt. Es entwickelte sich zu einem von gröber-klastischen Schwemmfächern dominierten Ablagerungsraum während der Trias. Die vulkanische Aktivität endete während des Trias-Jura Übergangs. Kalium-Argon (K-Ar) Altersdatierungen an Ton-Feinfraktionen einer großen Deckenüberschiebung (Shala-Tala-Überschiebung) belegen eine teilweise Schließung des nordöstlichen Hindukusch-Nordpamir-Riftbeckens in der ausgehenden Trias. Entlang der Shala-Tala-Überschiebung werden Paleozoische, marine Sedimentgesteine der unteren Grünschiefer- bis Amphibolitfazies gegen anchizonale, kontinentale Ablagerungen des Perms versetzt. Überschiebungsbewegungen unter epizonalen Bedingungen werden auf 204.8 ± 3.7 Ma (2σ) datiert. Dies gibt einen genauen Zeitmarker für die Kollision von Zentral und Nord Pamir, da sich ab diesem Zeitpunkt große Rücküberschiebungen bilden konnten.…