The tectonic setting of Tonian orogenic events recorded in the present-day circum-North Atlantic region is uncertain. U-Pb zircon geochronology shows that the Yell Sound and Westings groups (Shetland) and metasedimentary rocks of the Naver Nappe (northern mainland Scotland) were deposited between c. 1050-960 Ma and intruded by mafic, intermediate and felsic igneous rocks at c. 965-950 Ma. Chemical discrimination diagrams and Hf and Nd isotope data together suggest that the protoliths of the mafic meta-igneous rocks were emplaced as relatively juvenile crustal contributions in an active plate margin. Zircon growth at c. 920 Ma within the Yell Sound Group correlates with high-grade metamorphism documented previously in Shetland. Further zircon growth and Pb-loss at c. 470-460 Ma indicates overprinting during the Ordovician Grampian orogenic event. Similar age successions of Ellesmere Island, Svalbard and East Greenland also contain evidence for Tonian magmatism (some calc-alkaline), deformation and metamorphism. The new data favour Rodinia reconstructions that incorporate subduction-related magmatism and associated tectonism along the margin of northeast Laurentia during the Tonian. The Yell Sound Group and correlative peri-Laurentian successions were intruded by subduction-related magmas and deformed and metamorphosed during development of the Valhalla exterior accretionary orogen, part of a more extensive peri-Rodinian subduction system.

Abstract Large Igneous Provinces (LIPs) are associated with global warming and carbon cycle perturbations during Oceanic Anoxic Event 2 (OAE2, ~94 Ma) and the Mid-Cenomanian Event (MCE, ~96.5 Ma). However, there is still no consensus on the role volcanism played as a trigger, or its source – previously ascribed to the Caribbean LIP or High Arctic LIP. Here, we use Mentelle Basin sedimentary mercury (Hg) concentrations to determine the timing of volcanism, and neodymium (Nd) and strontium (Sr) isotopes for sedimentary provenance. High Hg concentrations compared to Northern Hemisphere records, and a shift to radiogenic Nd isotopes, indicates Kerguelen LIP volcanic activity and plateau uplift occurred in the lead up to and within OAE2. Whilst we find limited evidence that a volcanic event caused the MCE, pulsed Hg spikes before and during OAE2 imply volcanic emissions were key in driving climate and carbon cycle changes and triggering OAE2.

Alkaline-silicate complexes host some of the world's largest resources of rare-earth elements and high-field-strength elements (REE & HFSE) and represent the most fractionated magmatic systems on our planet. Geochemical evidence indicates that they are mantle melts, but while various studies highlight a role for lithospheric mantle, we do not know the precise origin of their contained REE and HFSE, and whether enrichment of the mantle source for these magmas can be attributed to specific geodynamic processes or events. We present new Nd-Hf isotope measurements (/ & / ) made by LA-MC-ICP-MS, as well as a compilation of existing isotopic data for a suite of alkaline igneous rocks from the Gardar Province, a Mesoproterozoic continental rift in southern Greenland. Neodymium and hafnium isotopes are unaffected by crystal fractionation and can directly fingerprint the source of REE and HFSE. The dataset covers both phases of Gardar magmatism (1325–1261 and 1184–1140 Ma) and incorporates mafic dyke swarms and km-scale intrusive complexes, including Ilimmaasaq (Ilímaussaq) and Motzfeldt, which host some of the world's largest REE and HFSE deposits. The majority of Gardar complexes have a narrow range of positive median initial εNd (0 to +3.3) and εHf values (+0.2 to +6.0). Only two granite intrusions and the Eriksfjord basaltic lavas have crustally contaminated Nd-Hf isotope compositions, with the vast majority of Gardar igneous rocks preserving the isotope signature of their mantle source. Considering the diversity of rock types in the Gardar Province, initial εNd -εHf compositions are remarkably homogeneous, indicating a derivation of the Gardar's REE and HFSE from a laterally-extensive mantle melt source. Several Gardar systems have low initial εHf for a given εNd (εHf to -9.7), a distinctive signature as few geological processes decouple the Nd and Hf isotope systems. The decoupled Nd-Hf isotope signatures are consistent with contributions from isotopically-matured phlogopite-bearing metasomatic veins (commonly known as PIC: phlogopite-ilmenite-clinopyroxene) in the lithospheric mantle. The metasomatising fluids that formed these source rocks were introduced via Palaeoproterozoic subduction, but the Gardar isotopic signatures indicate that REE and HFSE enrichment of these metasomes was not derived from subducted sediment; instead it is likely that metals were scavenged from the mantle wedge overlying the ancient subduction zone. The Gardar Nd-Hf isotope evolution trends overlap with a global compilation of kimberlites through time and allow us to tie the origin of the PIC metasomes to the regional geodynamic history of South Greenland. We identify PIC metasomes as a key metal source for the Gardar and by extension perhaps other REE-mineralised igneous provinces globally.

Abstract Loess profiles along the Danube River provide a record of long-term Quaternary dust (loess) deposition in central-eastern Europe. Here, Sr–Nd isotopic data from four loess-palaeosol profiles (47 samples) spanning the last two-glacial-interglacial cycles are presented. The isotopic compositions generated by this study are compared with bedrock and sedimentary samples from Europe and North Africa to decipher the sources of sediment. The results demonstrate that over the last 300 ka the alluvial plains of the Danube (which are themselves sourced from surrounding mountain belts) are a local source of material and consequently sediment experiences aeolian transport over relatively short distances. The results dispute the commonly held assumption that the Sahara was a sediment contributor to loess in central-eastern Europe as North African contributions are not needed to explain loess signatures. Consequently, the findings suggest a suppressed southerly wind direction and dominance of the westerly and north-westerly wind systems over the entirety of the record.