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Polyphase Variscan tectonics and metamorphism along a segment of the Saxothuringian-Moldanubian boundary: The Baden-Baden Zone, northern Schwarzwald (F.R.G.)

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Zusammenfassung

In der Zone von Baden-Baden grenzen die polymetamorphen Gneise der südlich gelegenen Zentralschwarzwälder Gneismasse gegen akkretionierte Krustenspäne von unterschiedlicher struktureller und metamorpher Entwicklung. Von SSE nach NNW lassen sich folgende Krustenspäne (Einheiten) unterscheiden: (A) Gneise und Amphibolite, die bei niederen Drücken und amphibolitfaziellen Temperaturen kristallisierten; (B) Disthen-Granat-Glimmerschiefer und -Quarzite, die bei Drücken um 0.9 GPa und Temperaturen zwischen 630 und 670°C gebildet wurden; (C) Paläozoische Metasedimente und Metabasite, die bei geringen Drücken unter grünschieferfaziellen Temperaturen rekristallisierten und lokal mit mylonitischen Zweiglimmer-Graniten verschuppt sind.

In den paläozoischen Metasedimenten und Metabasiten (C) bewirkte die variszische Konvergenz eine dextrale, mylonitische Deformation entlang von NE-SW streichenden, SE einfallenden Scherflächen. Damit verbunden war die Intrusion und darauffolgende Zerscherung porphyrischer Zweiglimmer-Granite (S-Typ). Metamorphosegrad und Deformationsintensität nehmen von NNW nach SSE zu. In den Einheiten (A) und (B) fehlt die NE-SW streichende mylonitische Foliation. Die Akkretion dieser Einheiten erfolgte wahrscheinlich entlang von E-W und NE-SW streichenden Blattverschiebungen im kataklastischen Niveau.

Im späten Unterkarbon intrudierte ein porphyrischer Hornblende-Biotit-Granit (I-Typ; Einheit D) in die niedergradigen Metamorphite der Einheit (C) und bewirkte eine Kontaktmetamorphose. Dieser Hornblende-Biotit-Granit wurde später lokal entlang von E-W bis ENE-WSW streichenden, steil nach S einfallenden Scherbändern mylonitisch deformiert. Geometrie und Kinematik dieser späten Scherzonen deuten auf eine sinistrale, blattverschiebende Heraushebung des nördlichen Bereichs mit den vorher akkretionierten Abfolgen (C) und dem Hornblende-Biotit-Granit (D) gegenüber dem südlichen, ehemals tektonisch hangenden Gneisen (A) und Glimmerschiefern (B) hin und belegen damit eine beginnende Extension. Synkinematische Paragenesen zeigen eine Heraushebung von grünschieferfaziellen bis zu oberflächennahen Bedingungen an.

Südlich der Zone von Baden-Baden intrudierten im Namur Zweiglimmer-Granite. Sie wurden schnell herausgehoben und erodiert. Der Abtragungsschutt wurde ab dem Stephan in einem ENE-WSW streichenden Molassebecken abgelagert. Absenkung und Ablagerung kontinentaler Sedimente und saurer Vulkanite in diesem Becken dauerte bis zum Ende des unteren Perms.

Abstract

The Baden-Baden Zone (BBZ) separates polymetamorphic gneisses of the Central Schwarzwald Gneiss Complex (CSGC) in the south from accreted crustal slices of different structural and metamorphic evolution in the north. From SSE to NNW, the following slices (units) can be distinguished: (A) gneisses and amphibolites metamorphosed at low pressures and temperatures of the upper amphibolite facies; (B) kyanite-garnet mica schists formed at pressures around 0.9 GPa and at temperatures between 630 and 670°C; (C) Paleozoic metasediments and metabasites metamorphosed under low pressures and temperatures (greenschist facies), and locally imbricated with mylonitic two-mica granites (S-type).

Variscan convergence caused mylonitic, oblique, rightlateral deformation of Paleozoic metasediments and metabasites along NE-SW trending, SE dipping shear planes, accompanied by the intrusion of subsequently sheared porphyric two-mica granites (S-type). In unit C strain and metamorphic grade increase from NW to SE. The rocks of units A and B do not show the NE-SW trending mylonitic foliations found in rocks of unit C. Cataclastic strike-slip imbrication of mica-schists (B) and gneisses (A) was followed by the intrusion of a hornblende-biotite granite (I-type; unit D) into the low-grade metamorphics of unit C during the late Lower Carboniferous. Later on, this granite and the porphyric two-mica granites of unit D were subjected to ductile left-lateral strike-slip faulting along E-W to ENE-WSW-trending, steeply S-dipping shear zones. Geometry and kinematics of these shear zones suggest exhumation of the northern block (units C and D) relative to the southern block (units A and B) and thus point to the onset of extension. Synkinematic mineral assemblages in the northern block point to an exhumation from greenschist facies to surface conditions.

South of the BBZ, two-mica granites intruded during Namurian times and subsequently were rapidly exhumed. Pebbles of these granites occur in an ENE-WSW-trending molasse basin. Continental red bed sedimentation and rhyolitic volcanism in this basin lasted from Stephanian to late Lower Permian times.

Résumé

Dans la zone de Baden-Baden (BBZ) les gneiss de la Forêt Noire Centrale (CSGC) sont bordés vers le nord par des unités lithologiques accrétionnées, qui se caractérisent par des évolutions tectono-métamorphiques différentes. Du SSE au NNW on distingue ainsi au moins trois segments cristallins sur la base de critères pétrographiques: (A) des gneiss et des amphibolites formés à basse pression et aux températures du faciés supérieur des amphibolites; (B) des micaschistes à distène et grenat formés à une pression d'environ 0.9 GPa et une température de 630° à 670 °C; (C) des métasédiments d'âge paléozoïque et des métabasites de basse pression et basse température (faciès des schistes verts) mêlés localement à des écailles mylonitiques de granites à deux micas (type S).

Dans cette unité (C) la convergence varisque est à l'origine d'une déformation mylonitique associée à des cisaillements transcurrents dextres orientés NE-SW et pentes vers le SE. L'intrusion syntectonique des granites marque cette phase principale. L'intensité de la déformation et du métamorphisme augmente du NNW au SSE. Les gneiss (A) et les micaschistes (B) ne montrent pas cette déformation intense et se caractérisent par un écaillage cataclastique lors de leur accrétion. Cette phase a été suivie à la fin du Carbonifère inférieur par l'intrusion d'un granite à hornblende-biotite (type I) avec métamorphisme de contact dans les séries peu métamorphiques (unité C). Ce granite est finalement affecté par des cisaillements ductiles dans des décrochements sénestres orientés NE-SW et fortement pentés vers le SE. L'analyse géométrique et cinématique de ces structures suggère l'exhumation de l'ensemble des granites et des séries épizonales septentrionales par rapport aux unités accrétionnées et initialement sus-jacentes (A et B) méridionales et témoigne ainsi d'un début d'extension crustale. Des paragenèses, syncinématiques des mouvements extensifs, attestent de conditions «schistes verts» à superficielles.

Au sud de la zone de Baden-Baden des granites à deux micas intrudés au Namurien sont finalement rapidement exhumés et soumis à l'érosion. On en trouve des galets dans le bassin molassique allongé ENE-WSW qui s'est formé dès le Stéphanien. La subsidence de ce domaine a persisté jusqu'au Permien, accompagnée d'une sédimentation continentale et d'un volcanisme acide intermittent.

Краткое содержание

При сверхглубинных б урениях, как напр.: в верхнем Пфальце, пров одимом в рамках прогр аммы германского материк ового глубинного бур ения (Deutsches Kontinentales Tiefbohrprogramm=КТВ). Следует принимать во внимание температур у и геолого-тектоническ ие условия окружающей с реды буровой скважины в ка ждом конкретном случ ае. В данном опубликовани и авторы, исходя из сей смической сетки профиля DEKOKP и лини й КТВ в верхнем Пфальце, применили ко рреляцию повышающей ся температуры с хороши м сейсмическим отраж ением волн в нижней части ма териковой коры. Резул ьтаты исследования и други е геологические данн ые разрешают ожидать в регионе глу бокой буровой скважи ны температуры, более вы сокие, чем предполага лось ранее. Это, возможно, св язано с грабеном Эгера, примыкающим в д анном регионе своим з ападным краем.

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  1. F. Wickert

    Present address: Geologisches Institut, Universität Karlsruhe, Kaiserstr. 12, D-7500, Karlsruhe 1, FRG

  2. R. Altherr & M. Deutsch Dipl.-Geol.

    Present address: Institut für Petrographie und Geochemie, Universität Karlsruhe, Kaiserstr. 12, D-7500, Karlsruhe 1, FRG

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    1. F. Wickert
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    2. R. Altherr
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    3. M. Deutsch Dipl.-Geol.
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    Wickert, F., Altherr, R. & Deutsch, M. Polyphase Variscan tectonics and metamorphism along a segment of the Saxothuringian-Moldanubian boundary: The Baden-Baden Zone, northern Schwarzwald (F.R.G.). Geol Rundsch 79, 627–647 (1990). https://doi.org/10.1007/BF01879206

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