Original paper

U-Pb- und Pb-Pb-Zirkondatierungen an Orthogesteinen der Elbezone: Konsequenzen für variszische Deckenüberschiebungen im Saxothuringikum

[U-Pb- and Pb-Pb-zircon dating on metaigneous rocks of the Elbe Zone: Consequences for the Variscan nappe stacking in the Saxothuringian domain.]

Gehmlich, Michael; Linnemann, Ulf; Tichomirowa, Marion; Todt, Wolfgang; Bombach, Klaus

Kurzfassung

Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Altersstellung der "Phyllitischen Gesteinsgruppen" (Mühlbach-Nossen-Gruppe) des Elbtalschiefergebirges, welches intensiven Blattverschiebungsbewegungen unterworfen war. Zu diesem Zweck wurde der stratiforme Chloritgneis anhand von Zirkonen datiert. Sowohl mittels U-Pb- als auch mit der Pb-Pb-Einzelzirkonmethode ergab sich für diesen Metarhyolith aus dem Elbtalschiefergebirge ein devonisches Eduktalter von 372 ± 26 Ma bzw. 377 ± 7 Ma. Eine zweite Probe des Chloritgneises aus dem Nossen-Wilsdruffer Schiefergebirge lieferte ein 207Pb/206 Pb-Alter von 369 ± 5 Ma. Demgegenüber besitzt ein weiterer Metarhyolith (Serizitgneis) sowie ein subvulkanischer Turmalingranit aus dem unteren lithostratigraphischen Bereich der "Phyllitischen Gesteinsgruppe" ein ordovizisches Alter (496 ± 4 Ma bzw. 485 ± 6 Ma). Das bedeutet, daß innerhalb der "Phyllitischen Gesteinsgruppe" sowohl ordovizische als auch devonische stratiforme Effusiva vorkommen. Früher wurde diese epimentamorphe Abfolge mehr oder weniger komplett ins Ordovizium gestuft. Der Chloritgneis zeigt ähnliche geochemische Signaturen im Vergleich zu devonischen Granitoiden des Bergaer Antiklinoriums. Die geochemische Zusammensetzung des Serizitgneises und des Turmalingranits stimmt dagegen im wesentlichen mit denen ordovizischer Magmatite des Schwarzburger Antiklinoriums überein. Im Hangenden der devonischen Schichten der "Phyllitischen Gesteinsgruppe" existieren zwei weitere devonische Schichtkomplexe der anchimetamorphen "Altpaläozoischen Einheit", die sich deutlich voneinander unterscheiden. Diese Abfolgen gehören der Thüringischen und der Bayerischen Faziesreihe an und stellen tektonische Fragmente einer NW-SE-streichenden Störungszone dar. Die "Phyllitische Gesteinsgruppe" unterteilt sich in einen basalen ordovizischen Bereich und einen oberen devonischen Bereich. Diese tektonostratigraphischen Abschnitte sind durch eine variszische Scherzone getrennt. Das Auftreten von drei verschiedenen devonischen Einheiten, die durch NW-SE-streichende Störungen tektonisch getrennt sind und parallel zur Struktur der Elbezone verlaufen, verdeutlicht eine prä-kollisionsbedingte unterkarbonische Deckenstapelung, die vor den Blattverschiebungen stattgefunden haben muß.

Abstract

The present study deals with the age of the so-called Phyllitic Unit (Mühlbach-Nossen group) of the Elbe Zone cropping out of the Nossen-Wilsdruff Schiefergebirge and the Elbtalschiefergebirge, both of which are parts of a large-scale strike-slip-domain. A chlorite gneiss of the Phyllitic Unit was dated using zircon geochronology (U-Pb and Pb-Pb). The ages determined of one sample from the Elbtalschiefergebirge using both methods are ranging between 372 ± 26 Ma and 377 ± 7 Ma. A second sample from the Nossen-Wilsdruff Schiefergebirge yielded a 207Pb/206Pb age of 369 ± 5 Ma. The ages are interpreted as the protolith age of the chlorite gneiss that represents a metarhyolite. A second metarhyolite (sericite gneiss) and a subvolcanic tourmaline granite of the lower part of the Phyllitic Unit are Ordovician in age (486 ± 4 Ma, 485 ± 6 Ma) suggesting that both Ordovician and Devonian igneous rocks are part of the Phyllitic Unit. The latter had been interpreted by former authors to be Ordovician in age. The Devonian chlorite gneiss shows geochemical signatures similar to the Devonian igneous rocks of the Berga Anticline. The geochemical composition of the sericite gneiss and the tourmaline granite on the other hand shows affinities to the Ordovician igneous rocks of the Schwarzburg Anticline. Within the Elbe Zone two different low grade units of Devonian rocks exist, which belong to the Thuringian and Bavarian facies series. Both units are tectonic fragments separated by large shear zones striking NW-SE. The Devonian rocks of the upper part of the Phyllitic Unit represent the third Devonian rock series that differs from both the Thuringian and the Bavarian facies series. The Ordovician rocks of the lower part and the Devonian rocks of the upper part subdivide the Phyllitic Unit into two different tectonostratigraphic domains separated by a Variscan shear zone. The presence of three different Devonian units, separated by NW-SE striking strike-slip faults of the Elbe Zone, suggests a pre-strike-slip crustal stacking during the Lower Carboniferous.

Keywords

SaxothuringiangneissesmetarhyolitesU/Pb-datingPb/Pb-datingzirconsDevonianOrdoviciannappe stackingstrike-slip faultsHercynian Orogeny Saxonian Massif (Elbe ZoneNossen-Wilsdruff Slate Mountains)Saxonia