Original paper

Zur geotektonischen Stellung unterkarbonischer Grauwacken und Vulkanite der Zone von Badenweiler-Lenzkirch (Südschwarzwald)

[Geotectonic position of lower Carboniferous graywackes and volcanic rocks of the Zone of Badenweiler-Lenzkirch (Southern Black Forest).]

Güldenpfennig, Matthias

Kurzfassung

In der Zone von Badenweiler-Lenzkirch (im folgenden BLZ) treten Grauwacken und verschiedenartige Vulkanitassoziationen oberdevonischen bis unterkarbonischen Alters auf. Sowohl Modalanalysen als auch die geochemische Zusammensetzung der Grauwacken dokumentieren eine Schüttung der Sedimente in einem Becken vor einem Aktiven Kontinentalrand oder einem kontinentalen Inselbogen. Aufgrund von Vergleichen mit phanerozoischen Grauwacken und rezenten Turbiditen entsprechender Konstellationen läßt sich belegen, daß sich durch Spurenelement- und Selten-Erd-Geochemie das geotektonische Bildungsmilieu der Grauwacken exakter fassen läßt als anhand von Modalanalysen. Die quantitative Untersuchung des Schwermineralinhaltes der Grauwacken belegt eine Anreicherung von Chromspinell (Picotit) von bis zu 20% des Schwermineralspektrums. Diese Chromspinelle können nach Mikrosondenanalysen als Erosionsprodukte eines Ophiolithkomplexes gedeutet werden, der sich im Liefergebiet der Grauwacken befand. Die in der BLZ aufgeschlossenen Vulkanite weisen andesitische bzw. dazitisch/rhyodazititsche Zusammensetzung auf. Die Andesite sind stratigraphisch älter, Spurenelementmuster zeigen, daß es sich um subduktionsbezogene Vulkanite handelt, die rezenten Kalkalkali-Andesiten und basischen Kalkalkali-Andesiten kontinentaler Inselbögen und Aktiver Kontinentalränder entsprechen. Die Dazite/Rhyodazite der BLZ sind gegenüber den Andesiten entgegen einem möglichen Differentiationstrend an frühmagmatisch abfraktionierenden Elementen (Ni/Cr) angereichert. Eine kogenetische Bildung beider Vulkanitassoziationen durch Differentiation aus dem gleichen Magmenreservoir kann deshalb ausgeschlossen werden. Die Dazite und Rhyodazite können als anatektisch aufgeschmolzene Produkte kontinentaler Kruste interpretiert werden. Die Spurenelementmuster der Vulkanite deuten dabei auf eine Bildung aus den Grauwacken vergleichbaren Gesteinen hin. Geotektonisch gesehen erfolgte die Förderung der dazitisch/rhyodazitischen Vulkanite und Pyroklastika der BLZ innerhalb des orogenen Zyklus in der ausgehenden synkollisionalen Phase, in der sich allmählich eine Umstellung von endender Subduktion und Kollision zu einer postkollisionalen Dehnung vollzieht.

Abstract

The Zone of Badenweiler-Lenzkirch (BLZ) includes sediments and volcanic rocks of upper Devonian to lower Carboniferous age which belong to different geotectonic settings. The modal analysis of the graywackes, along with their geochemical composition, document an infill of a basin in front of an active margin or a continental island arc. Comparisons with Phanerozoic graywackes and modern turbiditic sands of corresponding constellations show that trace and rare-earth element geochemistry reflect the geotectonic environment more accurately than modal composition. In the heavy-mineral assemblage of the graywackes chromian spinel is concentrated up to 20%. Based on the microprobe analysis the detrital chromian spinels can be interpreted as erosional fragments of an ophiolithic complex. The dacites/rhyodacites of the BLZ are, in contrast of a possible differentiation trend, as compared to that of the andesites, enriched in early magmatic fractionating elements. A cogenetic evolution of both volcanic suites by differentiation of the same magmatic reservoir can therefore be excluded. The andesites are stratigraphically older than the more wide spread dacites and rhyodacites within the BLZ. Their trace-element pattern corresponds with that of modern calc-alcaline andesites and basic calc-alcaline andesites of continental island arcs and active continental margins. The dacites and rhyodacites are interpreted geochemically as anatectic products of continental crust. The traceelement pattern indicates a possible melting of the volcanics from rocks comparable to the graywackes. From a geotectonic standpoint, the eruption of the dacites/rhyodacites and the pyroclastic rocks of the BLZ took place during the final syncollisonal stage of an orogenic cycle. In this phase the final collision was gradually succeeded by post-collisional extension.

Keywords

Suture zoneLower Carboniferousgraywackesmajor elementstrace elementsmodal analysisheavy mineralschromian spinelserosionophiolitesandesitessubduction zonedacitesrhyodacitesmeltingcontinental crustplate collision. Black Fores