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40Ar/39Ar chronological constraints on syn- and post-Variscan biotite porphyroblasts from the Iberian Chains, NE Spain

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Abstract

We perform a multidisciplinary study of biotite porphyroblasts and veinlet infills hosted in Cambrian strata of the hanging walls from the NW-SE-trending Datos, Jarque and Daroca thrusts (Iberian Chains). Stratigraphic and microstructural crosscutting features indicate that a biotite isograd runs parallel to the southeastern transects of the three thrusts. The metamorphic grade reached in the southeastern edge of the Iberian Chains is clearly distinct from both the Cadomian epizonal metamorphism, exclusively recorded in the Ediacaran–basal Cambrian Paracuellos Group, and the Variscan anchizone metamorphism recorded throughout Cambrian–Devonian strata. During post–Variscan negative inversion tectonics, renewed K-metasomatism along the same thrusts led to crystallisation of geochemically similar biotites in parallel fissures and veins. 40Ar/39Ar ages are (i) latest Westphalian–to–Guadalupian (285.82 ± 23.75 Ma) for metamorphic biotite porphyroblasts affected by diffusion loss of Ar, including the Carboniferous–Permian transition within error; and (ii) Early Triassic (246.87 ± 5.36 Ma) for biotite occlusion in post–Variscan veinlets. The Iberian Chains represent the southeastern prolongation of the Cantabrian and West Asturian-Leonese zones. The latter displays a uniform eastward decrease in metamorphic grade, whereas the Iberian Chains exhibits a heterogeneous distribution of low-grade metamorphic conditions (chlorite zone). The local presence of the biotite isograd is linked to the higher tectonic gradients associated with the Daroca, Jarque and Datos thrusts, quite similar to the metamorphic isogrades recognized both in the northeastern edge of the Demanda Massif and the Novellana-Pola de Allande-Degaña Belt of the West Asturian-Leonese Zone. This distribution allows the identification of a broad NW-SE belt of biotite-in isograd-related synkinematic metamorphism, following the western contact of the Narcea Antiform, the Anguiano Thrust and the southeastern edges of the Daroca, Jarque and Datos Thrusts in the Iberian Chains. Based on Variscan structural style and metamorphic grades, the Datos Thrust links with the contact that separates the Cantabrian and West Asturian-Leonese zones of the Iberian Massif.

Resumen

Se presenta en este trabajo un análisis multidisciplinar de biotitas metamórficas (porfiroblastos) y metasomáticas (de relleno fisural) contenidas en pizarras y mármoles cámbricos que forman el bloque superior de los cabalgamientos de Daroca, Jarque y Datos en las Cadenas Ibéricas. Su contexto estratigráfico y microtectónico permite reconocer una isograda de la biotita situada paralelamente a la traza de los tres frentes de cabalgamiento, que representan tres estructuras variscas de primer orden con orientación NO-SE. La isograda de biotita, alcanzada en el extremo sudoriental de las Cadenas Ibéricas, es claramente diferenciable del metamorfismo epizonal cadomiense, exclusivamente reconocido en el Grupo de Paracuellos (Ediacárico–Cámbrico basal) y del grado regional de anquizona varisco registrado en el Cámbrico–Devónico. Los cabalgamientos citados experimentaron una inversión tectónica negativa post–varisca, a la que se asoció un metasomatismo potásico, responsable de la precipitación de biotitas geoquímicamente similares a las variscas, como relleno de fisuras y venas. Las edades de los porfiroblastos y rellenos fisurales de biotita, determinadas mediante el método de 40Ar/39Ar, son de 285.82 ± 23.75 Ma (Westfaliense a Guadalupiense, incluyendo el margen de error el tránsito Carbonífero–Pérmico) y 246.87 ± 5.36 Ma (Triásico temprano), respectivamente. Se considera que las Cadenas Ibéricas representan la prolongación sudoriental de las zonas Cantábrica y Asturoccidental Leonesa del macizo Ibérico. La isograda varisca reconocida en las Cadenas Ibéricas representa la prolongación de las isogradas contemporáneas reconocidas en el extremo nororiental de la Sierra de la Demanda y el cinturón de Novellana-Pola de Allande-Degaña de la Zona Asturoccidental Leonesa. Esta distribución permite identificar un cinturón de metamorfismo sincinemático, a lo largo de una orientación actual NO-SE, a través del Antiforme del Narcea, el cabalgamiento de Anguiano y los cabalgamientos de Daroca, Jarque y Datos. Considerando los estilos de deformación y los grados de metamorfismo variscos, el cabalgamiento de Datos representa la prolongación del contacto que separa las zonas Cantábrica y Asturoccidental Leonesa en las Cadenas Ibéricas.

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Acknowledgements

The authors warmly thank the useful and constructive remarks made by two anonymous referees, which greatly helped to improve the previous version of the manuscript. We thank J.L. Simón (Zaragoza University) for assisting with field work, the use of Servicio General de Apoyo a la Investigación-SAI (University of Zaragoza) and the facilities offered by J.R. Wijbrans at the 40Ar/39Ar Geochronology Laboratory of the Vrije Universiteit, Amsterdam. Financial support was provided by projects CGL2013-46169-C2-1-P and CGL2017-87631-P from Spanish MINECO, the Regional Government of Aragón and the European Regional Development Fund (Grupos Consolidados: Geotransfer and Recursos Minerales).

Author information

Authors and Affiliations

  1. Instituto de Geociencias (CSIC-UCM), Dr. Severo Ochoa 7, 28040, Madrid, Spain

    J. Javier Álvaro

  2. Departamento Ciencias de la Tierra, Instituto de Investigación en Ciencias Ambientales (IUCA), Universidad de Zaragoza, 50009, Saragossa, Spain

    Blanca Bauluz & Andrés Gil-Imaz

  3. School of Earth and Environmental Sciences, The University of Queensland, Brisbane, QLD, 4072, Australia

    Teresa Ubide

Authors
  1. J. Javier Álvaro
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  2. Blanca Bauluz
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  3. Andrés Gil-Imaz
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  4. Teresa Ubide
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Javier Álvaro, J., Bauluz, B., Gil-Imaz, A. et al. 40Ar/39Ar chronological constraints on syn- and post-Variscan biotite porphyroblasts from the Iberian Chains, NE Spain. J Iber Geol 44, 655–670 (2018). https://doi.org/10.1007/s41513-018-0065-3

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/s41513-018-0065-3

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