Der Saglek-Block ist ein an der Nordostküste Labradors gelegener Krustenblock, dessen Alter bis ins Eoarchaikum zurückreichen. Er gehört somit zu den ältesten Gesteinskomplexen der Erde.
Etymologie mini|hochkant=1.6|Die Mündung des Saglek-Fjords
Der Name Saglek stammt aus dem Inuktitut und bedeutet „flaches Land“ – im Gegensatz zu den Hochlagen um den Saglek-Fjord.
Geographie Der Saglek-Block erstreckt sich entlang der Nordostküste Labradors vom Four Peaks Domain bzw. vom Nachvak-Fjord im Norden bis Nain und dem Makkovik-Fjord im Süden – über eine Distanz von rund 500 Kilometer. Die maximale Breite des Blocks beträgt gut 50 Kilometer.
Geschichtliches Eine erste geologische Beschreibung der Ostküstenregion Labradors war 1939 durch E. H. Kranck erfolgt. Anfang der 1970er entstanden dann zahlreiche Arbeiten durch J. M. Barton, David Bridgwater und Kollegen, sowie durch R. W. Hurst und Kollegen. Wissenschaftliche Arbeiten mit geologischen Kartierungen sowie Datierungen des Saglek-Blocks gehen ins Jahr 1975 zurück und stammen von David Bridgwater und Kollegen sowie von R. W. Hurst und Kollegen. Die neuesten Veröffentlichungen wurden 2021 von Benjamin Wasilewski und Kollegen, 2022 von A. Vezinet und Kollegen und 2024 von Tanmay Keluskar und Kollegen verfasst.
Einführung Die genaue prozentuale Ausdehnung der frühen Erdkruste ist nach wie vor sehr umstritten. Dennoch werden die Kratone des Archaikums vorwiegend von SiO2-reichen Gesteinen aufgebaut, welche der TTG-Folge (Tonalite, Trondhjemite und Granodiorite) angehören. Mit Beginn des Proterozoikums um 2.500 Millionen Jahre verringert sich aber die Häufigkeit der TTG-Gesteine deutlich.
Die geochemische Zusammensetzung der TTG-Gesteine unterscheidet sich von der heutigen Erdkruste, es kann daher vermutet werden, dass die TTG-Gesteine durch unterschiedliche Prozesse als den jetzt üblichen entstanden waren. Das Studium alter Krustenbereiche mit TTGs ist daher entscheidend, um ein Verständnis zur Bildung von Kontinenten und deren letztendlichen Stabilisierung zu erlangen. Der Saglek-Block im Norden Labradors ist ein polymetamorphes Terran, dessen TTG-Gesteine bis auf etwas über 3.900 Millionen Jahre zurückreichen und rund 1400 Millionen Jahre Erdgeschichte dokumentieren. Mit dem Acasta-Gneis, dem Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel und dem Itsaq-Gneiskomplex ist er eines der ältesten Krustenfragmente der Erde und überspannt das gesamte Archaikum. Somit ist er vorzüglich zur Entschlüsselung von alten Krustenprozessen geeignet.
Geologie Der Saglek-Block, auch als Saglek-Hebron-Block oder Saglek-Hebron-Komplex bezeichnet – Englisch Saglek Hebron Complex oder abgekürzt SHC – gehört geologisch zur Nain-Provinz, die den Westrand des Nordatlantik-Kratons bildet.
Der Krustenblock erstreckt sich etwa in Südsüdost-Richtung und hat als natürliche Ostbegrenzung die Labradorsee. Auf seiner Westseite wird er mittels einer sinistralen Seitenverschiebung – der Abloviak Shear Zone – von der Burwell-Domäne im Norden und sodann südlich anschließend vom Torngat-Orogen abgetrennt. Das in Nord-Süd-Richtung verlaufende Torngat-Orogen hat die Nain-Provinz gegen 1800 Millionen Jahre wiederaufgearbeitet und sie mit den archaischen Terranen der Churchill-Provinz und mit paläoproterozoischen Inselbogengesteinen der Burwell-Domäne in Kontakt gebracht. Seine Südbegrenzung bildet die mesoproterozoische Nain-Plutonitfolge sowie der anschließende Hopedale-Block. Möglicherweise sind auch noch die Avayalik-Inseln im Norden zum Saglek-Block hinzuzurechnen.
Die Gesteine bestehen aus Quarz-Feldspat-Gneisen (Orthogneisen), deren Protolithen vormals Granitoide waren. In sie eingelagert sind relativ unbedeutende Gürtel und Enklaven (Meter- bis Kilometerdimension) mit suprakrustalen Gesteinen. Die geodynamische Evolution des Saglek-Blocks ist komplex und dauerte von zirka 3900 bis 2500 Millionen Jahre – mit mehreren Phasen von Magmatismus, Metamorphose und Verformung.
Der Block wird von der Nord-Süd-streichenden Handy Fault in zwei Segmente unterschiedlichen Krustenniveaus unterteilt. Das westliche Segment erlitt eine granulitfazielle Metamorphose, das östliche Segment hingegen ist amphibolitfaziell im Norden und geht dann seinerseits erst am Hebron-Fjord in die Granulitfazies über.
Generell wird der Saglek-Block von TTG-Gneisen (Tonaliten, Trondhjemiten und Granodioriten) dominiert, in welche suprakrustale Lithologien eingelagert sind. Beide wurden sodann von jüngeren Granitoiden und mafischen Gängen intrudiert.
Metamorphosen Dem Saglek-Block widerfuhren mindestens zwei hochgradige Metamorphosen – einmal um 3620 Millionen Jahre (auch 3630 bis 3570 Millionen Jahre – mit kontinentaler Wiederaufarbeitung) und sodann granulitfaziell um 2760-2600 Millionen Jahre. Der ersten hochgradigen Metamorphose hatte sich um zirka 3560 Millionen Jahre noch ein magmatisches Ereignis angeschlossen, das im Tigigakyuk Inlet durch das Eindringen eines Monzonits repräsentiert wird.
Die um 2700 Millionen Jahre zentrierte, hochtemperierte und duktile Metamorphose erfasste nahezu den gesamten Saglek-Block und erzeugte die dominante Foliation (engl. gneissosity) im Uivak-Gneis, in sämtlichen älteren Gneisen sowie in den suprakrustalen Metasedimenten und Metavulkaniten. Das hochgradige Ereignis macht sich im Zeitraum 2770 bis 2680 Millionen Jahre bemerkbar, mit einem deutlichen Peak bei 2710 Millionen Jahre und einem sekundären Peak bei 2740 Millionen Jahre (in Zirkonen) und 2730 Millionen Jahre (in Monaziten).
Um 2500 Millionen Jahre folgte noch ein thermisches Ereignis in der Oberen Amphibolitfazies und schließlich um 2200 Millionen Jahre ein abschließendes Ereignis in der Grünschieferfazies. Auch das bei 2500 Millionen Jahre gelegene Ereignis bewirkte duktile Deformation. Es dauerte von 2570 bis 2500 Millionen Jahre – mit einem Peak bei 2550 Millionen Jahre (bei Zirkonen und Monaziten) und einem sekundären Peak bei 2515 Millionen Jahre (bei Monaziten).
Die neoarchaischen Ereignisse um 2700 und 2500 Millionen Jahre bewirkten in bereits existierenden Granitoiden des Saglek-Blocks teilweises, partielles, in-situ Aufschmelzen (Anatexis) und Migmatitisierung. Gleichzeitig einher ging die Bildung von posttektonischen, granitischen Stöcken, Gängen und Lagergängen.
Die Graugneise des Saglek-Blocks sind aufgrund der amphibolit- und granulitfaziellen Metamorphosen extensiv rekristallisiert und verformt. Folglich besteht durchaus die Möglichkeit, dass sich die primär magmatische Zusammensetzung verändert hat. Metamorphose und hydrothermale Einwirkungen können sich bei Elementen mit großem Ionenradius (LILE – engl. Large ion lithophile elements – darunter Rubidium, Barium, Kalium, Strontium, Blei und Thorium) und auch bei den leichten LREE (engl. Light rare earth elements) bemerkbar machen. Die HFSE (engl. high field strength elements) und die schweren HREE (engl. Heavy rare earth elements) sind hingegen relativ immobil.
Lithologie mini|hochkant=1.6|Der Nachvak-Fjord, Nordbegrenzung des Saglek-Blocks
Die archaischen Gesteine werden eindeutig vom Uivak-Gneis beherrscht. Dieser wurde vormals in einen Bändergneis (Uivak I) und in einen Augengneis (Uivak II) unterteilt. Jüngere Gneise werden sodann als Lister-Gneis bezeichnet.
Die Gneise des Saglek-Blocks zeigen Ähnlichkeiten mit dem Südwesten Grönlands. Beide Gebiete sind jetzt durch die Öffnung der Labradorsee voneinander getrennt. Der Bändergneis Uivak I ähnelt dem Amitsoq-Gneis in Grönland – einem eoarchaischen TTG-Gneis, der Augengneis Uivak II jedoch Augengneisen aus dem Amitsoq-Gneis sowie einer Folge eisenreicher Magmatite innerhalb der TTG-Gneise. Die eisenreiche magmatische Folge ist in Grönland rund 3600 Millionen Jahre alt und ist aus der Hybridisierung eines mafischen Mantelmagmas mit Krustenschmelzen hervorgegangen. Im Amitsoq-Gneis sind aber auch 3200 Millionen Jahre alte Augengneise vorhanden. Altersabschätzungen für die Augengneise im Saglek-Block streuen zwischen ursprünglich 3600 und neuerdings 3300 Millionen Jahre.
Iqaluk-Gneis Der Iqaluk-Gneis (manchmal auch als Nanok-Gneis bezeichnet) – ein Graugneis – ist der älteste der Granitoid-Gneise im Saglek-Block. Es handelt sich um einen Graugneis von TTG-Zusammensetzung, der Alter von etwas mehr als 3900 Millionen Jahre geliefert hat. Laut Masanori Shimojo und Kollegen (2016) liegt der Iqaluk-Gneis im Zeitintervall 3960 bis 3890 Millionen Jahre, mit einem Maximum bei 3915 Millionen Jahre. Er kann aber auch bis auf 3860 Millionen Jahre herabreichen. Neuerdings werden die sehr hohen Alter (beispielsweise 3920 ± 49 Millionen Jahre) angezweifelt und der Iqaluk-Gneis wird jetzt bei 3869 ± 6 Millionen Jahre angesiedelt.
Uivak-Gneis Der vorherrschende Uivak-Gneis wurde von David Bridgwater und Kollegen im Jahr 1975 als eine zusammengesetzte Gruppe von Quarz-Feldspat-Gesteinen definiert. Wahrscheinlich stellen diese keine einheitliche magmatische Abfolge dar. Sie werden aber als lithologische Einheit zusammengefasst, da die Uivak-Gneise alle von den Saglek-Gängen durchsetzt werden.
Der Uivak-Gneis wurde in zwei Haupttypen unterteilt: frühe Graugneise porphyrische Granitgneise. Die frühen Graugneise wurden sodann als Uivak I-Gneis bezeichnet und als migmatisierte, tonalitische bis granodioritische Gneise (TTG-Gneise) beschrieben. Die Graugneise stellen eine recht monotone Abfolge mittel- bis feinkörniger Gneise dar. Sie zeichnen sich durch eine distinkte Bänderung aus, welche durch grobkörnigere, leukokratische Lagen definiert wird. Die Bänder variieren zwischen 2 und 3 Millimeter, können aber bis zu 4 bis 5 Zentimeter dick werden und 5 bis 10 % der Gesamtgesteinsmasse ausmachen. Die meisten leukokraten Bänder hatten sich bereits sehr früh herausgebildet, d. h. noch vor dem Eindringen der Saglek-Gänge.
Die vergleichsweise selteneren porphyrischen Granitgneise – teilweise hervorgegangen aus bereits vorhandenem Krustenmaterial – erhielten die Bezeichnung Uivak II-Gneis, beschrieben als eisenreiche, porphyrische Granodiorite und Ferrodiorite.
Die Gesteine treten als typische Augengneise auf – mit einer deutlich ausgeprägten Foliation und Lineation. Die Feldspat-Porphyroklasten sind in Bereichen starker Verformung abgeplattet und gestreckt, so dass eine Bänderung entsteht. Es lassen sich vier Typen unterscheiden: ein grobkörniger Granitgneis mit großen gestreckten Feldspataugen, ein hornblendereicher Ferrodiorit, ein feldspatführender, biotitreicher Quarzmonzonit sowie dünne, hornblendereiche Gänge. Alle vier Typen sind im Vergleich zum Uivak I-Gneis reich an Eisen. Der Augengneis Uivak II wird auch als Maidmonts-Gneis oder als Iluilik-Augengneis bezeichnet – mit Altern zwischen 3380 und 3300 Millionen Jahren.
In den Augengneisen (Uivak II) sind Xenolithen aus Bändergneisen (Uivak I) eingeschlossen. Dies belegt eine duktile Verformung der Bändergneisprotolithen, ehe sie in den Augengneis inkorporiert wurden. In hochgradig verformten Bereichen der Augengneise definieren Porphyroklasten von Alkalifeldspat die kompositionelle Lagerung. Es ist dort folglich schwierig, nur anhand von strukturellen Kriterien die beiden Gneistypen auseinanderzuhalten.
Bisherige Altersangaben zu den magmatischen Vorgängern der Bändergneise liegen alle über 3600 Millionen Jahre (angegeben wird die Zeitspanne 3863 bis 3732 Millionen Jahre), die Augengneise sind mit Altern zwischen 3600 und 3300 Millionen Jahre eindeutig jünger.
Komiya und Kollegen (2017) untergliedern jedoch die Uivak-Gneise jetzt in 5 Einheiten (Uivak A bis Uivak E), die sich über die Zeitspanne 3890 bis 3610 Millionen Jahre erstrecken. Sie sind somit das Ergebnis eines kontinuierlichen und langwierigen Magmatismus, der 280 Millionen Jahre überdauerte. Die Autoren ordnen den einzelnen Einheiten folgende Zeitabschnitte zu: Uivak A – 3890 bis 3850 Millionen Jahre Uivak B – 3850 bis 3800 Millionen Jahre Uivak C – 3800 bis 3750 Millionen Jahre Uivak D – 3750 bis 3680 Millionen Jahre Uivak E – 3680 bis 3610 Millionen Jahre.