Original paper

Alter und Herkunft der Sedimente und des Detritus der nördlichen Phyllit-Zone (Taunussüdrand)

[Age and Provenance of the Sediments and the Detritus of the Northern Phyllite Zone (South Taunus)]

Klügel, Thomas; Ahrendt, Hans; Oncken, Onno; Käfer, Norbert; Schäfer, Frauke; Weiss, Barbara

Kurzfassung

Im Zusammenhang mit der plattentektonischen Interpretation der Varisziden ist die Herkunft und Entwicklung der nördlichen Phyllit-Zone als Suturzone zwischen dem rhenohercynischen passiven Kontinentalrand im N und der saxothuringischen Mikroplatte im S ein bislang ungelöstes Problem. Neue Daten zu Zusammensetzung und Alter (K/Ar an Muskovit) des Detritus sowie eine Analyse der Verbandsverhältnisse geben hier entscheidende Hinweise. Detaillierte strukturelle Aufnahmen belegen teilweise kohärente Verbände in der bislang unzulänglich datierten Phyllit-Zone des Südtaunus und erlauben eine Rekonstruktion der gesamten Abfolge. Die Analyse des Leichtmineraldetritus ergibt im QFL-Diagramm drei Häufungspunkte, die auch mit drei unterschiedlichen Altersgruppen korrelieren. Die ältesten Sedimente (? Silur -- Gedinne) der Taunuskamm-Soonwald-Einheit (südlichstes Rhenohercynikum) und der Phyllit-Zone zeigen in ihrer Zusammensetzung und ihrem Gefüge Merkmale eines kurzen Transports und liefern kambrische Hellglimmeralter. Das übrige Unterdevon beider Einheiten weist eine hohe strukturelle und kompositionelle Reife auf und ergibt durchweg oberordovizisch-silurische Hellglimmeralter. In ein drittes Feld geringer Reife fallen Flysche des Oberdevon/Unterkarbon aus dem Soonwald, der Gießener Decke und dem Erbstädter Aufbruch. Der detritische Inhalt und die sedimentäre Entwicklung des südlichen Rhenohercynikums und der Phyllit-Zone sind trotz fazieller Unterschiede vergleichbar, so daß die Phyllit-Zone als südlicher Ausläufer des rhenohercynischen Schelfs betrachtet werden kann. Während der im tiefen Gedinne (in der Phyllit-Zone evt. schon im Silur) regional einsetzenden Krustendehnung werden zunächst stehengebliebene cadomische Grundgebirgsblöcke abgetragen und der Schutt in die angrenzenden Becken lokal verfrachtet. Nach weitgehendem Reliefausgleich erfolgt im Unterdevon die Anlieferung von ordovizisch-silurischen Detritus aus den Kaledoniden. Einflüsse aus dem Bereich der heutigen Mitteldeutschen Kristallinschwelle vor Öffnung des Gießener Ozeans sind wahrscheinlich. Ab dem Oberdevon erfolgt mit dem Eintreffen der ersten Flysche die Ablagerung von frühvariszischem Detritus aus der saxothuringischen Oberplatte auf dem rhenohercynischen Kontinentalrand.

Abstract

The former Variscan plate boundary between the Rhenohercynian passive continental margin in the northwest and the Saxothuringian microplate in the southeast is traced by the so called Northern Phyllite Zone, whose origin and evolution is still an unsolved problem. New data on detrital composition, K/Ar-ages of detrital micas, and the internal architecture of the strongly deformed and disrupted rock sequence of the Phyllite Zone suggest a solution. A detailed structural analysis of the Phyllite Zone in the South-Taunus yields partly coherent successions of the largely undated rock assemblages and allows the reconstruction of the entire sequence. The analysis of the detrital components (quarz, feldspar, lithoclasts) shows three compositionally different associations in the QFL-triangle plot, which correlate with three different K/Ar-age groups of the detrital white micas. The composition and texture of the oldest sediments (? Silurian -- Gedinnian) of the Phyllite Zone and the Taunuskamm-Soonwald Unit (southernmost Rhenohercynian Unit) show characteristics of short transport distances. The detrital white micas are of Cambrian age. The remaining Lower Devonian of both units consists of highly mature sediments and yields Upper Ordovician -- Silurian white mica ages. A third group indicating low maturity is represented by synorogenic clastics (Upper Devonian/Lower Carboniferous) of the Soonwald, the Giessen Nappe and the Erbstadt Outcrop. The detrital content and the sedimentary development of the southern Rhenohercynian and the Phyllite Zone are comparable despite facial differences. The Phyllite Zone can be regarded as the southern extension of the Rhenohercynian shelf. When regional rifting started in the Lower Gedinnian (in the Phyllite Zone probably in the Silurian), the debris of exhumed Cadomian basement blocks was shed into adjacent basins. After levelling out of the topography, Upper Ordovician -- Silurian detritus was delivered from the Caledonian orogen during the Lower Devonian. Minor influx from southern sources is likely. During the Upper Devonian the first synorogenic detritus of early Variscan age from the approaching Saxothuringian upper plate appears on the Rhenohercynian shelf.

Keywords

Variscidespassive continental marginRhenohercynicummicroplateSaxothuringicumsuture zonephyllitesdetritusK/Ar datingmuscovitelithofacies unitsDevonianLower Carboniferousshelf sedimentationsource area (of detritus)paleogeograph