Geochemistry, U-Pb geochronology, and tectonic significance of the Elk Hill Volcanic Complex and the Pegmatite Belt, central Appalachian Piedmont, Virginia.

Abstract

This thesis reports crystallization ages for the Elk Hill Volcanic Complex (EHVC) and for the Pegmatite Belt (PB) in the central Appalachian Piedmont of Virginia. ID-TIMS U-Pb zircon geochronology yield an intercept age of 331.6 ± 5.8 Ma for one sample from the EHVC, and intercept ages of 423.7 ± 1.5 Ma and 427.9 ± 4.3 Ma for two samples from the PB, both within 2σ uncertainty. Petrographical analysis showed that rocks from the EHVC and the PB have complex geologic histories, and all exhibit low to medium degree of foliation. Based on QAP classification, thirteen suspected granitoids within the PB and the EHVC were classified into five (5) main groups: syeno granites, granodiorites, monzogranites, alkali feldspar granites, and quartz syenite. Major element silica variation diagrams showed scattering and no clear trend that would suggest a differentiation path or petrogenetic relationship between the PB and the EHVC. Samples were divided into three distinct groups based on LREE behavior similarities. These groups were also observed when plotted in trace element tectonic discrimination diagrams, with signatures of syncollisional and volcanic arc granites. Lithotectonic relationship between the EHVC and the PB and crystallization ages reinforce the initial assumption that these are distinct, but an overlap in geochemical signatures suggest to a common petrogenesis and source during Alleghanian-related tectonics that affected the Central Piedmont.

Esta tesis reporta edades de cristalización para el Complejo Volcánico Elk Hill (EHVC) y para el Cinturón de Pegmatita (PB) en el centro de los Apalaches en el Piedmont de Virginia. Geocronología utilizando ID-TIMS U-Pb de circón produce una edad de intercepción de 331.6 ± 5.8 Ma para una muestra del EHVC, y edades de 423.7 ± 1.5 Ma y 427.9 ± 4.3 Ma para dos muestras del PB, ambas con una incertidumbre de 2σ. Un análisis petrográfico mostró que las rocas del EHVC y el PB tienen historias geológicas complejas, y todas exhiben una foliación de grado bajo a medio. Trece (13) granitoides dentro del PB y el EHVC se clasificaron en cinco (5) grupos principales basando en sus características de QAP: sieno granito, granodiorita, monzogranita, granito de feldespato alcalino, y sienita de cuarzo. Los diagramas de variación de sílice de elementos principales mostraron dispersión y no hubo una tendencia clara que sugiriera una ruta de diferenciación o una relación petrogenética entre el PB y el EHVC. Las muestras se dividieron en tres grupos distintos según las similitudes de comportamiento de LREE. Estos grupos también se observaron cuando se trazaron en diagramas de discriminación tectónica de elementos traza, con señales de granitos de arco sincolisional y volcánico. La relación litotectónica entre el EHVC y el PB y las edades de cristalización refuerzan la suposición inicial de que estos son distintos, pero similitudes en el comportamiento geoquímico sugiere petrogenesis en común durante la orogenia Alleghenia que afectó al Piedmont central.