Original paper

Das Bewegungsbild im Rhenoherzynikum - Abbild einer varistischen Subfluenz

[The movement picture in the Rhenohercynicum-interpreted in terms of a subfluence model]

Weber, Klaus

Kurzfassung

Der tektonische Bau des Rhenoherzynikums wird durch NW-vergente, monokline Falten und Überschiebungen gekennzeichnet. Die Überschiebungen entwickeln sich in unterschiedlicher Tiefe aus subhorizontalen Bewegungsbahnen, wobei die Abscherungshorizonte der größeren Überschiebungen in 6-10 km Tiefe im höher metamorphen Stockwerk der Glimmerschiefer und Gneise vermutet werden. Es handelt sich um listrische Überschiebungen mit zur Tiefe asymptotisch zunehmenden Überschiebungsbeträgen, ähnlich denen im Vorland der Appalachen oder im Peace River Gebiet der kanadischen Rocky Mountains. Aufgrund des tektonischen Bewegungsbildes können zwei Typen listrischer Überschiebungen unterschieden werden: a) Listrische Überschiebungen, die sich aus dem Faltenbau entwickeln und an die Liegendschenkel überkippter Falten gebunden sind. Dabei werden die Überschiebungen anfangs steil angelegt und in dem Maße in flachere Lage rotiert, wie die Überkippung der Liegendschenkel zunimmt. Bei konstanter Überschiebungshöhe kann die nach oben abnehmende Überschiebungsweite durch Faltung kompensiert werden, so daß die Überschiebungen im höheren tektonischen Stockwerk ausklingen. Infolge der mit Faltung und Überschiebung verbundenen Heraushebung und Rotation nach NW entwickeln sich als sekundäre Gefüge flache NW-vergente Überschiebungen und örtlich eine nach SE einfallende postkristalline zweite Schieferung. b) Listrische Überschiebungen, welche einen bereits angelegten NW-vergenten Faltenbau schneiden. Dies führt zu einer antithetischen Rotation der überschobenen Scholle und damit zu einer Aufrichtung der NW-vergenten Falten und Schieferflächen. Diese Aufrichtung wird durch die weitere tektonische Einengung verstärkt und führt schließlich zu NW-fallenden Faltenachsenflächen und Schieferflächen. Als Folge dieser Rotation entsteht ein Schieferungsfächer, der durch eine zweite postkristalline Schieferung überprägt wird. Die jüngsten tektonischen Gefüge sind Knickzonen. Sie entstehen in Gebieten stärkerer, spättektonischer Aufwölbung und müssen als Dehnungsstrukturen gedeutet werden. Die tektonische und metamorphe Geschichte des Rhenoherzynikums kann am besten durch "Subfluenz" im Sinne von AMPFERER, SCHWINNER und KRAUS gedeutet werden. Der Motor dieses Prozesses liegt im Erdmantel und die überlagernde kontinentale Kruste wird in die Bewegung einbezogen. Die Subhorizontalen s-Flächen der höher metamorphen Kruste bilden die synkristalline Fließbewegung ab. Die Fließbewegung beginnt in der Tiefe und paust sich mit aufsteigender Metamorphose in immer höhere Stockwerke durch. Eine tektonische Einengung tritt in diesem tieferen Stockwerk Subhorizontalen, synkristallinen Fließens nicht auf. Diese ist auf das höhere tektonische Stockwerk beschränkt, das aufgrund seines anisotropen Materialverhaltens zur Faltung geeignet ist und sich gleichzeitig der Subfluenz entzieht. Die Subfluenz führt in Subfluenzzonen zu einer relativ flach einfallenden Überschiebung größerer Krustensegmente und ist hier mit einer Krustenverdickung verbunden. Eine solche großräumige Überschiebungs- oder "Subfluenzzone" liegt im Vorland der Mitteldeutschen Schwelle im Bereich der Nördlichen Phyllitzone. Hier beginnt die Faltung und Verschuppung des höheren tektonischen Stockwerks, das von seiner nach SE abströmenden Unterlage abgeschert wird. Mit fortschreitender Subfluenz wandern Faltung und Metamorphose allmählich in Richtung auf den Außenrand des Orogens. Die Krustenverdickung im unmittelbaren Vorland der Mitteldeutschen Schwelle führt zum raschen isostatischen Aufstieg, so daß die ursprünglich tektonisch tiefer versenkten und deshalb höher metamorphen Gesteine der nördlichen Phyllitzone im Verlauf der weiteren tektonischen Deformation postkristallin überprägt werden. Isostatischer Aufstieg führt bei gleichzeitiger tektonischer Einengung zu flachen Überschiebungen und tektonischen Decken im südlichen Rhenoherzynikum. Die Subfluenz und tektonische Einengung im Bereich des Rhenoherzynikums werden im Zusammenhang mit der Bewegung größerer Lithosphärenplatten gesehen, die über das begrenzte Gebiet des Rhenoherzynikums und der subvaristischen Saumsenke hinausreichen. Insofern kann das dargestellte Subfluenzmodell im weiteren Sinne als ein plattentektonisches Modell angesehen werden, das durch die Besonderheiten der Entwicklung eines ensialischen Orogens gekennzeichnet wird.

Abstract

The tectonic framework of the Rhenohercynikum is characterized by NW-facing monoclinic folds and overthrusts. The NW-facing overthrusts develop at different depths from horizontal thrust planes; the shearing of the greater structures take place at depths of 6 to 10 km parallel to the subhorizontal layering of mica schists and gneisses of the deeper tectonic level. Thus we are dealing with listric overthrusts with downwards asymptotically increasing displacement similar to those in the Appalachian's foreland or in the Peace River area of the Canadian Rocky Mountains. Based on their tectonic movement pictures two different types of listric overthrusts can be distinguished: a) Listric overthrusts forming simultaneously with folding. As the upwards decreasing displacement may be compensated by folding, the overthrusts may die out at higher tectonic levels. During folding and thrusting fold-axial-planes and thrust-planes are rotated to NW. As a result of uplift and rotation to NW, both being related to folding and thrusting, secondary structures occur: low dipping NW-facing overthrusts and, locally, a SE-dipping post-crystalline crenulation cleavage. b) Listric overthrusts which cut pre-existing NW-facing fold structures. This gives rise to an antithetic rotation of the overthrusted block and thus to a steepening of the originally NW-facing folds and cleavage planes. This rotation is intensified by further tectonic shortening and finally results in NW-dipping axial planes and cleavage planes. As a consequence of the SE-directed rotation of the overthrusted blocks a cleavage fan develops, which becomes overprinted by a predominantly flat-lying post-crystalline second cleavage. The youngest tectonic fabrics are kink bands. They occur in areas of late tectonic uplift and must be interpreted as extension structures. The tectonic and metamorphic history is best explained by a "down-flowing" mass transport, which is called, "subfluence" in the sense of AMPFERER, SCHWINNER and KRAUS. The motor of this process lies in the earth mantle, and the overlying continental crust will passively be drawn into the movement. The subhorizontal s-planes in the high-grade metamorphic crust delineate the syncrystalline flow. Subfluence always leads to a comparatively flat-lying imbricarion-like down-flow of sialic crustal segments, thereby causing crustal thickening in "subfluence zones". The flow begins at depth and ascends together with the ascending front of metamorphism into higher tectonic levels. Tectonic shortening does not occur at the deeper level of subhorizontal syncrystalline flow. The actual tectonic shortening is restricted to those (higher) tectonic levels which-due to their anisotropic material-are suited to folding and therefore evade subfluence. In the Rhenohercynicum folding and thrusting of this level takes place in the foreland of the rising crystalline massif of the Mitteldeutsche Schwelle. Here the folded level is sheared off from the down-flowing part of the crust. With progressive subfluence folding and metamorphism migrates to the outer zones of the Rhenohercynicum. Directly in the foreland of the Mitteldeutsche Schwelle the subfluence results in a crustal thickening which is compensated by a fast isostatic uplift. The formerly deeper buried and thus higher metamorphosed rocks of the Northern Phyllite Zone were uplifted and brought near to the surface. The further deformation leads to a post-crystalline overprinting of the older syncrystalline fabric. The superimposed uplift and tectonic shortening leads to horizontal overthrusts and nappe formation at some places. Movement picture and metamorphic history exclude gravitational forces as the main factors of the tectonic deformation. Subfluence in the Rhenohercynicum must be interpreted in connection with the movement of larger lithospheric plates which transgress the limits of the Rhenohercynicum and the Subvariscan foredeep. In this respect the proposed subfluence model may be regarded as a plate tectonic model which includes the special features of an ensialic orogen.

Keywords

Basement (Rhenohercynicum)fold tectonicslistric overthrustdisharmonic tectonicsfoliationupper mantlelithospheresubfluenceplate tectonics Rhenish Massif