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Oblique crustal detachment in the Variscan Schwarzwald, southwestern Germany

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Zusammenfassung

Der Schwarzwald gehört zum zentralen polymetamorphen Kristallingürtel des Variszischen Orogens (»Moldanubikum«). Von Norden nach Süden besteht der Schwarzwald aus vier Terranen, deren Grenzen durch bedeutende Scherzonen angezeigt sind: die metasedimentäre Zone von Baden-Baden, der polymetamorphe Zentrale Schwarzwald-Gneis-Komplex (ZSGK), die sedimentäre-metasedimentäre Badenweiler-Lenzkirch-Zone und der Hotzenwald-Komplex. Das größte dieser Terrane, der ZSGK, entstand während einer langen Geschichte regionalmetamorpher und anatektischer Prozesse. Während der variszischen Konvergenz um 350-330 Ma löste er sich von seinem hochtemperierten krustalen Substrat und wurde tektonisch nach Südosten (und Nordwesten?) auf akkretionierte Klastika, Magmatite und Gneisschollen überschoben. Die tektonischen Bewegungen lassen sich aus kinematischen Indikatoren in retrograden Scherzonen und aus scheinbar invers metamorphen Übergangszonen entlang der Südgrenze des Komplexes ableiten. Die Bewegungen an konvergenten Scherzonen und die daraus resultierende Krustenverdickung wurden um 325 Ma durch Bewegungen an divergenten Scherzonen und der daraus resultierenden Krustenverdünnung abgelöst. Diese Änderung der Kinematik innerhalb der Oberkruste ermöglichte den Aufstieg voluminöser granitischer Plutone aus Schmelzbereichen der mittleren Kruste in die obere Kruste zwischen 325 und 315 Ma. Wir schließen daraus, daß sowohl tektonische Abscherung der Oberkruste als auch großmaßstäbliche Aufschmelzung in der mittleren Kruste durch tektonische Stapelung wasserreicher Klastika ausgelöst wurde. Dieser Mechanismus wurde durch volumetrisch ausgewogene Anteile an kristallinen und pelitisch-klastischen Gesteinen innerhalb des Bereiches der Krusteneinengung gefördert.

Abstract

The Schwarzwald is part of the central polymetamorphic crystalline belt of the Variscan Orogen (»Moldanubian Belt«). From north to south it consists of four terranes: the metasedimentary Zone of Baden-Baden, the polymetamorphic Central Schwarzwald Gneiss Complex, the sedimentary — metamorphic Zone of Badenweiler-Lenzkirch, and the Hotzenwald Complex. The largest of these terranes is the Central Schwarzwald Gneiss Complex (CSGC) whose rocks record a history of protracted regional metamorphism and anatectic melt generation. During Variscan convergence between 350 and 325 Ma the CSGC became detached from a high-temperature lower crustal substratum and was emplaced southeastward over Paleozoic clastics, volcanic rocks and crystalline slivers of the Zone of Badenweiler-Lenzkirch and the Hotzenwald Complex. Kinematic indicators suggest that these early convergent movements on retrograde shear zones and the concomitant crustal thickening were superseded by movements on divergent shear zones. The ascent of voluminous granitic plutons from a mid-crustal zone of melt generation into the upper crust was probably triggered by a change in the crustal kinematics from overall convergence to overall divergence at about 325 Ma. In detail this process was probably diachronous. Detachment of upper crust and large scale melt generation in the middle crust of the Schwarzwald was probably facilitated by the tectonic stacking of water-rich pelitic clastics and gneiss slivers, with relatively even proportions of crystalline and pelitic materials.

Résumé

Le Forêt Noire fait partie de la zone polymétamorphique centrale de l'orogène varisque (zone moldanubienne). Elle est constituée de quatre ensembles («terranes»), dont les limites sont marquées par des couloirs de cisaillement; ces ensembles sont, du nord au sud: (1) la zone métasédimentaire de Baden-Baden, (2) le complexe gneissique polymétamorphique de la Forêt Noire Centrale, (3) la zone sédimentaire et métasédimentaire de Badenweiler-Lenzkirch, (4) le complexe du Hotzenwald. La deuxième de ces zones (complexe gneissique central), qui est aussi la plus grande, est le résultat d'une longue histoire d'événements métamorphiques et anatectiques. Lors de la convergence varisque, entre 350 et 325 Ma, cet ensemble a été détaché d'un substratum crustal profond à haute température et a été charrié vers le sud-est sur les clastites, les volcanites et les lames de cristallin de la zone de Badenweiler-Lenzkirch et du complexe du Hotzenwald. Divers marqueurs cinétiques montrent que ces premiers mouvements de long de shear zones rétrogrades, ainsi que l'épaississement crustal résultant ont été suivis de mouvement le long de shear zones divergentes, accompagnés d'un amincissement crustal. Ce changement dans la cinématique de la croûte supérieure a rendu possible, entre 325 et 315 Ma, la mise en place dans celle-ci de plutons granitiques volumineux, engendrés par fusion de la croûte intermédiaire, selon un processus probablement diachronique dans le détail. Le décollement de la croûte supérieure et la fusion extensive de la croûte intermédiaire ont probablement été facilités par l'empilement tectonique préalable de pélites riches en eau et de lames de gneiss, en proportions sensiblement égales.

Краткое содержание

Как известно, Шварцва льд относят к централ ьному полиморфному криста ллиновому поясу герц инского горообразовательно го процесса (Молдануб икум). В простирании Шварцв альда с севера на юг от мечают 4 комплекса, границы ко торых отмечены значительными зонам и скалывания: метасед иментная зона Баден-Бадена, пол иметаморфный центра льный гнейсовый комплекс Ш варцвальда (CSGC), седиментно-метасед иментная зона Баденвайлера-Ленкир ха и комплекс Готценвал ьда. Наибольший из этих комплексов, CSGC о бразовался в течение продолжител ьных метаморфически х и анатектических процессов. Во время ге рцинской конвергенц ии, 350−330 миллионов лет тому назад, он оторвался от своего в ысокотемпературног о кристаллинового основания и оказался перенесенным в результате тектонич еских процессов на юг о-восток (и северо-запад?) на аккр етированный кластич еский материал, магматиты и гнейсовые глыбы. Тект онические движения удается объ яснить кинематическ ими индикаторами в ретро градных зонах скола и из переходных зон с кажу щимся инверсным мета морфизмом вдоль южной границы к омплекса. Движения на конвергентной зон е скола и вызванные им и утолщения коры, смени лись примерно 325 миллио нов лет тому назад движен иями на дивергентной зоне скола, приведшими к ут оньшению коры. Эти изм енения кинематики внутри ве рхней коры способств овали поднятию обширных гр анитных плутонов из региона плавления ср едней зоны коры в верх ние ее горизонты в период ме жду 325 и 315 миллионами лет тому назад. Отсюда авт оры заключают, что, как тектонические срывы верхней части к оры, так и крупномасшт абные расплавления в средн ей части ее вызваны были накоплениями бо гатых водой глинисты х пород в средней части коры в результате тек тонических процессов. Увеличени е объема соответству ющих кристаллиновых и пел итово-кластических пород в регионе сжати я коры способствовал о усилению описанного процесса.

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  1. A. Krohe

    Present address: Institut für Geologie, Universität Bochum, Postfach 102148, 4630, Bochum

  2. G. H. Eisbacher

    Present address: Geologisches Institut, Universität Karlsruhe, Kaiserstraße 12, 7500, Karlsruhe 1, FR Germany

Authors and Affiliations

    Authors
    1. A. Krohe
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    2. G. H. Eisbacher
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    Krohe, A., Eisbacher, G.H. Oblique crustal detachment in the Variscan Schwarzwald, southwestern Germany. Geol Rundsch 77, 25–43 (1988). https://doi.org/10.1007/BF01848674

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