Original paper

The landscape evolution of the Lausitz Block since the Palaeozoic – with special emphasis to the neovolcanic edifices in the Lausitz Volcanic Field (Eastern Germany)

Tietz, Olaf; Büchner, Jörg

Abstract

The Lausitz Volcanic Field (LVF) is a part of the Cenozoic European Volcanic Province and overlay the Lausitz Block and the Zittau Mountains. Both units are part of the Central European block-faulted area, uplifted since about 100 Ma. The paper gives in the first part a review of the geological-tectonic evolution of the Lausitz Block and adjacent areas since the Cadomian consolidation at 540 Ma up to the present time. Thereafter, it could be distinguished by three uplift and two peneplain stages up to 30 Ma ago. The last (Palaeogene) peneplain stage ends with a crust extension and a continental intraplate volcanism, the topic of the present work. After this stage followed the Neogene oscillation stage up to the present time with several weaker and shorter uplifts or local subsidence, interrupted by periods of more or less tectonic quietness. The uplift increases, evidenced by sedimentological, glacial-geological and geomorphological documents for the time span between Elsterian and Saalian Glaciations between 320 ka and 250 ka. Some date imply the progress of these neotectonic activities up to the present time. The knowledge of volcanic remnants in the LVF allows a more detailed reconstruction of the pre-volcanic landscape over the whole area with implications of the landscape evolution since the volcanic time by 32–29 Ma (climax age). Therefore, in this study, three examples of monogenetic scoria cone volcanoes or volcano areas were selected and investigated. With regard to the volcanological data, the denudation of the Lausitz Block reaches up to 90 m with an uplift rate from 2–3 mm/ka for the post-volcanic time since about 30 Ma. This is very low in comparison to the calculated uplift and denudation rate for the Lausitz Block of 100 mm/ka estimated by fission track data for 85–50 Ma (Lange et al. 2008). The long-lasting denudation, the occurrence of pyroclastic remnants at several volcano structures and the partly good preservation of the volcano edifices indicate a late increase of uplifting and erosion of the Lausitz Block and the southern adjacent Zittau Mountains. The exact time for this uplift event marks the missing of basaltic pebbles in Elsterian-2 glaciofluviatile sediment deposits and the finding of abundant scoria pebbles in Saalian-1 glaciofluvial sediments near the investigated volcanic localities. This 320 ka uplift event took place immediately after the doubly influence of the Lausitz Block by each 150–200 m thick Elsterian-1+2 ice sheets. Therefore, it is possible, that this neotectonic movement was triggered by isostatic glacier loading and unloading.

Kurzfassung

Das Lausitzer Vulkanfeld (LVF) gehört zur känozoischen europäischen Vulkanprovinz und erstreckt sich über den Lausitzer Block bis zum Zittauer Gebirge. Beide Regionaleinheiten gehören zu den mitteleuropäischen Bruchschollengebirgen und sind seit 100 Ma Hebungsgebiet. Der Artikel gibt im ersten Teil einen Literaturüberblick über die geologisch-tektonische Entwicklung des Lausitzer Blocks und seiner umliegenden Gebiete seit der cadomischen Tektogenese vor 540 Ma. Danach können bis vor 30 Ma drei Hebungs- und zwei Einebnungsphasen unterschieden werden. Die letzte Einebnungsphase im Paläogen endet mit einer Krustendehnung und einem kontinentalen Intraplatten-Vulkanismus, dem Untersuchungsgegenstand der vorliegenden Arbeit. Nach dieser Phase folgt die bis heute anhaltende neogene Oszillationsphase mit verschiedenen schwächeren und kürzeren tektonischen Hebungen bzw. lokalen Senkungen, die von mehr oder weniger ruhigen tektonischen Perioden unterbrochen werden. Die Hebung nimmt nach sedimentologischen, glazial-geologischen und geomorphologischen Dokumenten in der Zeit zwischen Elster- und Saale-Kaltzeit zwischen 320 und 250 ka zu. Einige Indizien zeigen eine Fortsetzung dieser neotektonischen Aktivitäten bis in unsere heutige Zeit an. Die Untersuchung der Vulkanvorkommen im LVF erlaubt eine genauere Rekonstruktion der Landschaft zur Zeit des Vulkanismus vor 32–29 Ma (Haupteruptionsaktivität) und auch Hinweise auf die Landschaftsentwicklung seit dieser Zeit. Dafür werden in dieser Arbeit drei ausgewählte Beispiele monogenetischer Schlackenkegelvulkane bzw. Vulkangebiete näher untersucht und vorgestellt. Nach diesen vulkanologischen Daten erreicht die Abtragung des Lausitzer Blocks Beträge bis 90 m und damit eine Hebungsrate von 2–3 mm/ka seit der Zeit des Vulkanismus vor etwa 30 Ma. Das ist im Vergleich zu der berechneten Hebungs- und Abtragungsrate des Lausitzer Blocks nach der Spaltspurenmethode mit 100 mm/ka zwischen 85 und 50 Ma (Lange et al. 2008) sehr gering. Die lang anhaltende Abtragung, der Nachweis pyroklastischer Reste für mehrere Vulkanlokalitäten und die z. T. gute Erhaltung der Vulkangebäude deuten auf eine späte postvulkanische Hebung und Abtragung des Lausitzer Blocks und des südlich angrenzenden Zittauer Gebirges hin. Die genaue Zeit dieser Hebung belegen das Fehlen von Basaltgeröllen in Elster-2-Schmelwasserablagerungen und der Nachweis von zahlreichen vulkanischen Schlackengeröllen in Saale-1 glazifluviatilen Ablagerungen nahe der untersuchten Vulkanvorkommen. Dieses dadurch auf 320 000 Jahre datierbare Hebungsereignis erfolgte unmittelbar nachdem der Lausitzer Block zweimal von 150 bis 200 m mächtigen Inlandeisgletschern der Elster-1- und -2-Kaltzeit bedeckt war. Daher ist es möglich, dass die neotektonischen Bewegungen durch isostatische Gletscherbe- und -entlastungen ausgelöst wurden.

Keywords

scoria coneslow mountain rangeuplift and denudation historyneotectonicsquaternaryneogenecontinental within-plate volcanoeszittau mountainspalaeogene