Original paper

Stratigraphie, Fazies und Hochdruck-Mitteltemperatur-Metamorphose der Hallstätter Kalke der Pailwand (Nördliche Kalkalpen, Österreich)

[Stratigraphy, facies and high pressure -- medium temperature metamorphism of the Hallstatt limestones of the Pailwand (Northern Calcareous Alps, Austria).]

Gawlick, Hans-Jürgen; Höpfer, Norbert

Kurzfassung

Der in den südlichen Salzburger Kalkalpen südöstlich von Abtenau gelegene Pailwand-Schollenkomplex besteht aus mehreren Einzelschollen. Die einzelnen Teilschollen können jeweils aus verschiedenen Ablagerungsräumen der Hallstätter Fazieszone, nämlich dem Hallstätter Salzbergfaziesraum und dem Zlambachfaziesraum sowie dem Kalkhochalpinen Dachsteinkalkfaziesraum, hergeleitet werden. Neben der jeweils unterschiedlichen faziellen und stratigraphischen Entwicklung zeigen die einzelnen Teilschollen der Pailwand auch eine unterschiedliche Temperaturüberprägung. Besonders die Hallstätter Kalke aus dem Hallstätter Salzbergfaziesraum der Pailwand-Nordostscholle lassen eine hohe metamorphe Überprägung erkennen. Diese führte zur metamorphen Neubildung von Phengit und Chlorit, mit Korngrößen von 2 bis 100 microm. Schichtsilikatführende Lagen im Millimeter- bis Zentimeterbereich innerhalb der Hallstätter Kalk-Schichtfolge zeigen folgende Mineralparagenese: Phengit + Mg-Fe-Chlorit + Kalzit + Albit + Erze ± Quarz ± Dolomit. Durch die Schichtsilikate wird die 1. Schieferung (s 1) abgebildet, die subparallel zur sedimentären Schichtung liegt. Eine dieser Sprossung folgende Deformation (D2) führte zu einer kleinräumigen Faltung dieser Lagen, Phengit und Mg-Fe-Chlorit kristallisieren erneut. entlang einer zweiten Foliation. Bei beiden Deformationen kommt es zur Rekristallisation von Kalzit (mit Korngrößen um 50 um) und zur Ausbildung von Deformationszwillingen. Die Temperaturen. die im wesentlichen mit Hilfe des Conodont Colour Alteration Index (CAI) an Conodonten aus den Hallstätter Kalken ermittelt werden konnten, weisen mit einheitlichen CAI-Werten zwischen CAI >5.5 bis CAI 6.0 auf Temperaturen >= 360 °C hin Auch aus der Zusammensetzung der Chlorite (Klinochlor, Pycnochlorit) mit AlIV = 1.10--1.20 p. F. (pro Formeleinheit) lassen sich Temperaturen von über 300 °C ableiten; zusätzlich weisen die errechneten Temperaturen, die mit Hilfe der Kalzit-Dolomit Solvusthermometrie an dolomitischen Kalken ermittelt wurden, auf eine ähnliche Größenordnung der metamorphen Überprägung (300--480 °C) hin. Mikrosondenanalysen der beiden texturell unterschiedlichen Phengite (D1 und D2) zeigen einen relativ hohen Seladonitgehalt um 3.35--3.45 Si p. F., woraus sich Minimaldrucke von 6--8 kb bei 360 °C und von 10 kb bei 400 °C ableiten lassen. Zusätzlich zu der metamorphen Überprägung wird die stratigraphische und fazielle Entwicklung der metamorph überprägten Hallstätter Kalkschichtfolge beschrieben, um die Möglichkeiten zur Rekonstruktion der Hallstätter Zone /u verbessern. Die Hochdruck-Mitteltemperatur-Metamorphose der Hallstätter Kalke der Pailwand weist anhand der bereits vorliegenden absoluten Isotopen-Bildungsalter aus der Fraktion < 5 microm mit Alterswerten zwischen 152 und 155 Mio. a (K-Ar, Rb-Sr an Glimmern) bzw. 130--140 Mio. a (Ar-Ar an Glimmern) auf ein frühes Metamorphoseereignis hin. Die Beziehungen dieser Metamorphose in den Hallstätter Kalken zur sedimentär-faziellen und metamorphen Entwicklung im Bereich des Kalkalpensüdrandes und deren Bedeutung für die geodynamische Rekonstruktion der plattentektonischen Vorgänge im Bereich der Nördlichen Kalkalpen im frühen Ober-Jura werden diskutiert.

Abstract

The carbonate rocks of the Pailwand (located ca. 50 km SE of Salzburg) were derived from the Hallstatt Zone of the Northern Calcareous Alps. The Pailwand itself comprises a variety of different calcic and dolomitic slides, derived from different Hallstatt paleo-provenances (Hallstalt Salzberg Facies Zone. Zlambach Facies Zone, Kalkhochalpine Dachstein Limestone Facies Zone). The different slides are characterized by a different burial history. The Hallstatt limestones in the northeastern slide show the highest metamorphic overprint. This paper refers to mm- to cm-thick horizons containing sheet silicates intercalated between the Hallstatt limestones. Thin sections show a variety of different textures. Progressive compaction is indicated by pressure solution yielding calcite veins. Deformation leads to a foliation (s1) subparallel to the sedimentary layering. Mg-Fe-chlorite and Phengite crystallized during the genesis of sl. with a crystal size of about 2--100 um. Now the following mineral-paragenesis is established: phengite + MgFe-chlorite + calcite + albite + opaques ± quartz ± dolomite. Subsequent folding is seen as a crenulalion (D2). Phengite and Mg-chlorite crystallized along a second foliation, idioblasts of both phases postdate D2. Calcite crystals recrystallized during D1 and D2 (ca. 50 um ¥). The chlorite composition (clinochlore or pycnochlorite) with AlIV = 1.10--1.20 pfu (per formula unit), points to temperatures above 300 °C. The CAI-index of this unit. ranging between CAI > 5.5 and CAI 6.0, and calcite-dolomite solvus thermometry, suggest minimum temperatures of about 300--480 °C. Microprobe analyses of the texturally different white micas (D1 & D2) show a relatively high celadonite-content of 3.35--3.45 Si pfu, which implies minimum pressures of about 6--8 kb at 360 °C and 10 kb at 400 °C. The facies and stratigraphic evolution of the Hallstatt limestones are described for a better reconstruction of the Hallstatt Zone. The relations between the high-pressure -- medium-temperature metamorphism of the Hallstatt limestone and its geochronological data (K-Ar, Rb-Sr on mica -- 152 and 155 Ma, Ar-Ar on mica -- 130--140 Ma, fraction < 5 um) to the facies and sedimentary characteristics and to the metamorphic overprint of the southern parts of the Northern Calcareous Alps and the tectonic evidence are discussed, as well as the geodynamic evolution of the Northern Calcareous Alps in the early Upper-Jurassic.

Keywords

geological sections. TriassicHallstatt limestonelithofaciesmetamorphismconodont colour alteration indexP-T-conditionsauthigenesisphengitechloritesheet silicatespolyphase deformationschistosityfoldingK/ArRb/Srdatingmica age