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Detrital record of Early Palaeozoic and Devonian clastic sediments at the southwestern border of the Fennoscandian Shield - provenance signals for a Caledonian geodynamic evolution

Giese, Uwe; Köppen, Silke

Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen Band 222 Heft 1-2 (2001), p. 215 - 251

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published: Sep 26, 2001

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ArtNo. ESP155022201009, Price: 29.00 €

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Abstract

Early Palaeozoic and Devonian clastic sediments along the southern border of the Fennoscandian Shield were studied by sedimentary petrography, heavy mineral analysis and mineral chemistry of detrital components. The detrital record of Lower Cambrian sandstones of Bornholm and the well G 14 reflect a crystalline basement source composed of high-grade gneisses and granitoid intrusions which characterise a Baltican provenance. The detrital composition of Ordovician clastic sediments of the Rügen boreholes is different and defines a Peri-Gondwanan provenance. As the Peri-Gondwanan realm experienced subduction and an active continental margin stage in the Middle/Upper Ordovician, the clastic record reflects predominantly an ophiolite and magmatic arc source. During the Silurian, mixing of both provenances is evident. It implies the complete closure of the Tornquist Ocean and the detrital influx from both source areas in a Caledonian foreland basin. Exhumation, erosion and recycling of Caledonian tectono-metamorphic source areas is only reflected by the Lower/Middle Devonian Old Red molasse sediments. The detrital record clearly supports the predominant derivation from the adjacent Danish-N-German-Polish Caledonian foldbelt. Thus, a complete Caledonian orogenic cycle is documented in the detrital record of Early Palaeozoic and Devonian clastic sediments at the southwestern border of Baltica. In combination with recent palaeontological, geochronological and structural results, it further substantiates the geodynamic evolution of the Rügen Caledonides.

Kurzfassung

Die detritische Zusammensetzung frühpaläozoischer und devonischer klastischer Sedimente am Südrand des Fennoskandischen Schildes wird anhand von Sedimentpetrographie, Schwermineralspektren und der Mineralchemie einzelner detritischer Komponenten beschrieben. Die detritische Zusammensetzung unterkambrischer Sandsteine von Bornholm und der Bohrung G 14 (in der südlichen Ostsee) weist auf ein kristallines Liefergebiet hin, das aus hochmetamorphen Gneisen und Intrusiva bestand. Die große Ähnlichkeit zu den unterlagernden Basementgesteinen zeigt, daß der Detritus nahgelegenen Liefergebieten entstammt und eine baltische Provenienz im frühen Paläozoikum charakterisiert. Ordovizische klastische Sedimente der Rügen-Bohrungen unterscheiden sich in ihrer detritischen Zusammensetzung und definieren ein perigondwanidisches Liefergebiet, das im mittleren und oberen Ordovizium auf ein aktives Kontinentalrand-Stadium mit intensiven Magmatismus und Ophiolith-Obduktion weist. Mit dem ausgehenden Ordovizium erreichen distale Turbidite den Fennoskandischen Schild. Der detritische Eintrag in ein flach-marines Vorlandbecken weist eine Mischung aus peri-gondwanidischen und baltischen Elementen auf. Eine Exhumierung kaledonischer Basementkomplexe kann auf Grund des Detrituseintrages für das Silur ausgeschlossen werden. Auf Rügen überlagern Old-Red Molassesedimente diskordant das deformierte Altpaläozoikum. Der Detritus der groben Klastika ist durch niedrig- und hochmetamorphe Gesteins- und Gangquarz-Fragmente gekennzeichnet. Der Detrituseintrag spiegelt einen vollständigen kaledonischen Orogenzyklus am Südrand Baltikas wider. Die beiden großräumigen Liefergebiete des Fennoskandischen Schildes und Peri-Gondwanas lassen sich anhand der detritischen Zusammensetzung ihrer klastischen Sedimente eindeutig unterscheiden. Mit dem ausgehenden Ordovizium führte die Schließung des Tornquist Ozeans zur Annäherung und Mischung beider Provenienzen, die mit der finalen Exhumierung und Erosion der Dänisch-Norddeutsch-Polnischen Kaledoniden im Unteren und Mittleren Devon sein Ende fand.

Keywords

provenance studiesBornholm-Rügen transectFennoscandian ShieldRügen Caledonides