The Delamerian orogenic cycle: inferences from the provenance record of the Koonenberry Belt

Glen Phillips1,2 & Emma Johnson2,3 1 Regional Mapping & Exploration Geosciences, Geological Survey NSW 2 Discipline of Earth Sciences, The University of Newcastle 3 Research School Earth Sciences, The Australian National University

The  Delamerian  Orogenic  cycle  is  the  oldest  of  the  Tasmanides.    

 It  defines  the  onset  of  over  500  million  years  of  subduc:on-­‐related  tectonism  along  the  eastern  margin  of  Australia.  

 It  was  responsible  for  the  genera:on  of  major  known  ore  deposits  (Cadia,  

Western  Victoria).  

The  Tasmanides  &  the  Delamerian  

 Given  that  our  explora:on  tenement  is  

the  whole  state  of  NSW;  we  need  mineralisa:on  models  at  that  scale.  

 In  part,  regional-­‐scale  models  such  as  these  are  underpinned  by  geodynamic  

reconstruc:ons.  

The  Tasmanides  &  the  Delamerian  

A.  To  some  degree.  But  a  major  gap  in  our  understanding  is  the  :me  and  the  mechansism(s)  responsible  for  the  onset  of  the  Delamerian  orogen.        

Antarc7ca  

Passive  margin  in  eastern  Australia  

Q.  Do  we  understand  the  Delamerian?    

Koonenberry  perspec7ve  

Glen  (2013)  AJES  

Greenfield  et  al.  (2011)  GR  

520-­‐500  Ma  

Arrowsmith  Volcanics  Unconformity:  passive  to  ac:ve    margin  sediments  

Mount  Wright  Volcanics  Turbidites  –  Teltawongee  Gp.  

No  detrital  mica  (Kara  Fm.)  

Lots  of  detrital  mica  (Teltawongee  Gp.)  

Samples  

Samples  are  from  the  Kara  Forma7on  Detritus  shedding  into  passive  margin  basins.    (or  incipient  ac:ve  margin?)  

Samples  are  from  the  Teltawongee  and  Ponto  Groups  Detritus  shedding  into  the  ac:ve  margin  basins.  Should  be  arc  related?  

Samples  are  from  the  Kayrunnera  and  Mutawintji  Gp.  Detritus  shedding  into  foreland  basins.  

Johnson  et  al.  (in  review)  

Detrital  Zircon  –  Igneous  and  Metamorphic  records  

Huh?    

Passive  margin  (Kara  Forma7on)  Detritus  sourced  from  con:nental  

interior  

Ac7ve  margin  (Teltawongee  &  Ponto  Gp.)  Detritus  sourced  from  the  margin  

Foreland  Basin  (Kayrunnera  &  Mutawintji  Gp.)  

Detritus  sourced  from  the  orogen  

n=198  

n=397  

n=299  

n=198  

Detrital  Ru7le  –  Metamorphic  Record  

Passive  margin  (Kara  Forma7on)  Detritus  sourced  from  con:nental  

interior  

Ac7ve  margin  (Teltawongee  &  Ponto  Gp.)  Detritus  sourced  from  the  margin  

Foreland  Basin  (Kayrunnera  &  Mutawintji  Gp.)  

Detritus  sourced  from  the  orogen  

Huh?    

Backarc  basin   Koonenberry  Belt  Forearc  

Cawood  et  al.  (2012)  

Sediment  provenance  and  geodynamics  

Implica7ons  1    Geodynamic  SeWng    1.  The  provenance  of  sediments  deposited  in  the  ac:ve  margin  basins  during  the  

Cambrian  (i.e.,  Teltawongee  and  Ponto  groups)  is  not  consistent  with  the  postulated  forearc  seYng.  

2.  The  provenance  of  these  rocks  is  more  consistent  with  deposi:on  in  a  back-­‐arc  seYng.    

   Re-­‐assess  the  reconstruc7on  

SubducFon  zone  further  to  the  east.  

What  are  the  Mount  Wright  Volcanics?  

Implica7ons  2    Source  of  the  550-­‐600  Ma  detrital  zircons    

Two  possibili:es  :    1.  A  local  source.  

Inconsistencies  with  the  local  source  hypothesis    1.  No  significant  igneous  /  metamorphic  complex  of  this  age  in  

eastern  Australia.  

2.  Sediment  and  geochemical  record  is  consistent  with  a  passive  margin  seYng  along  eastern  Australia  between  600-­‐550  Ma  –  not  a  renowned  seIng  for  zircon  producFon  

Two  possibili:es  :    2.  A  distant  source  from  the  interior  

of  Gondwana  

Implica7ons  2    Source  of  the  550-­‐600  Ma  detrital  zircons    

Two  possibili:es  

If  the  sediments  are  derived  from  a  local,  now  concealed  source:    1.  U-­‐Pb  in  zircon  defines  the  longevity  of  the  tectonothermal  

event  -­‐    posing  the  ques7on:  is  the  Delamerian  orogen  older  than  520  Ma?  

 2.  Hf  in  zircon  informs  us  on  the  crustal  evolu:on  of  the  

Neoproterozoic  source  –  what  were  the  magma:c  and  geodynamic  condi:ons  prior  to  the  Delamerian?    

700-­‐620  Ma  No  change  through  :me  and  minimal  zircon  produced.  

620-­‐580  Ma  Rapid  departure  toward  –ve  values;  mel:ng  evolved  crust.    570-­‐540  Ma  Returning  towards  +ve  values;  increased  juvenile  input.  

Zircon  produc7on  through  7me  

520-­‐490  Ma  Delamerian  Orogen    Strong  juvenile  input  –  development  of  an  external  orogen.  

Zircon  produc7on  through  7me  

What  could  this  mean  (assuming  a  proximal  source  for  detritus)  

1.  Crustal  mel:ng  in  a  ria  environment  

2.  Introduc:on  of  more  isotopically        depleted  rocks  during  riaing  

3.  Magma:c  break  –  crustal  thickening?  

4.  Development  of  an  external  orogen  

1  2  

3  4  

Intracratonic  extension  

Ac:ve  margin  

Subduc:on  ini:a:on  

A  closing  remark