Original paper

The deformation history of the Rügen Caledonides (NE Germany) - implications from the structural inventory of the Rügen 5 borehole

Beier, Hagen; Katzung, Gerhard

Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen Band 222 Heft 1-2 (2001), p. 269 - 300

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published: Sep 26, 2001

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ArtNo. ESP155022201011, Price: 29.00 €

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Abstract

Beneath Triassic rocks, the Rügen 5 borehole encounters pre-Devonian sediments which were deformed during the Caledonian orogeny. Four formations of different depositional settings are distinguished. Variegated shales of the Schwarbe-Buntschiefer-Formation occur in the deepest part of the profile. They were probably deposited on the distal shelf of Baltica in the Late Proterozoic. The Ordovician sequences following above them - Varnkewitz-Sandstein-Formation, Arkona-Schwarzschiefer-Formation and Nobbin-Grauwacken-Formation - belong to a peri-Gondwanan (Avalonian) sedimentation area. The investigation of hand specimens and thin sections indicates a progressive deformation in several phases for the rocks of all four formations. Pre-Caledonian structures (fractures) occur only in the Schwarbe-Buntschiefer-Formation and in the Varnkewitz-Sandstein-Formation. During the Caledonian evolution each formation was affected by three successive stress conditions: vertical compression - horizontal compression - horizontal extension. Considering the different positions of deposition and the varying ages of metamorphism, five Caledonian deformation phases can be deduced from the associated structures (1st and 2nd cleavage, fractures, folds, thrusts and faults). The succession of these tectonic structures fits well the deformation in an accretionary wedge in the forefield of Avalonia that was subsequently thrusted over the passive SW margin of Baltica.

Kurzfassung

Die Bohrung Rügen 5 schließt unter dem mesozoischen Deckgebirge prädevonische Sedimente auf, die während der kaledonischen Orogenese deformiert wurden. Diese können in vier lithostratigraphische Formationen aus unterschiedlichen Ablagerungsräumen untergliedert werden. Im tiefsten Abschnitt sind rote und grüne Tonsteine der Schwarbe-Buntschiefer-Formation aufgeschlossen. Sie wurden wahrscheinlich während des Neoproterozoikums auf dem distalen Schelf von Baltica abgelagert. Die darüber folgenden ordovizischen Abfolgen folgen - Varnkewitz-Sandstein-Formation, Arkona-Schwarzschiefer-Formation und Nobbin-Grauwacken-Formation - gehören zum perigondwanischen (avalonischen) Sedimentationsraum. Die Untersuchung von Kernproben und Dünnschliffen zeigt, daß die Gesteine aller vier Formationen von einer mehrphasigen progressiven Deformation erfaßt wurden. Präkaledonische Strukturen (Klüfte) treten lediglich in der Schwarbe-Buntschiefer-Formation und in der Varnkewitz-Sandstein-Formation auf. Während der kaledonischen Entwicklung ist jede der Formationen durch drei aufeinander folgende Spannungszustände gekennzeichnet: vertikale Kompression - horizontale Kompression - horizontale Extension. Bei Berücksichtigung der unterschiedlichen Positionen der Ablagerungsräume und der verschiedenen Metamorphosealter lassen sich aus den dabei entstandenen Strukturen (1. und 2. Schieferung, Klüfte, Falten, Überschiebungen und Abschiebungen) 5 kaledonische Deformationsphasen ableiten. Die Abfolge der tektonischen Strukturen läßt sich gut als Deformation in einem Akkretionskeil im Vorfeld von Avalonia interpretieren, welcher anschließend auf den passiven SW-Rand von Baltica überschoben wurde.

Keywords

Triassic rocksCaledonianOrdovicianRügen 5 boreholeLate ProterozoicNobbin-Grauwacken-FormationVarnkewitz-Sandstein-FormationBaltica