Original paper

Geochronologie oberdevonischer bis unterkarbonischer Magmatite der Thüringischen und Bayerischen Faziesreihe sowie variszischer Deckenkomplexe und der Frühmolasse von Borna -- Hainichen (Saxothuringisches Terrane)

[Geochronology of Late Devonian to Lower Carboniferous igneous rocks of Thuringian and Bavarian facies, Variscan crustal stacks and the early Variscan Molasse (Hainichen Basin) (Saxo-Thuringian Terrane).]

Gehmlich, Michael; Linnemann, Ulf; Tichomirowa, Marion; Gaitzsch, Birgit; Kroner, Uwe; Bombach, Klaus

Kurzfassung

Geochronologische Untersuchungen verschiedener magmatischer und metamorpher Gesteine des Saxothuringischen Terranes zwischen Schwarzburg-Antiklinorium und Elbezone ergaben Zeitmarken, die Aussagen zum variszischen Kollisionsszenario zulassen. Die ermittelten Alter fügen sich sehr gut in die Zeitskala von REMANE et al. (2000) ein. Entlang einer großen Intraplatten-Scherzone, die vom Berga-Antiklinorium und benachbarten Gebieten bis in die Elbezone reicht, bildeten sich an koexistenten Transpressionshorsten und Extensionszonen Granitoide bzw. Rhyolithe mit Altern von ca. 370 bis 375 Ma. Die Bildungsbedingungen sprechen für eine schiefe Kollision im Oberdevon. Die Effusiva stellen wahrscheinlich die Liefergesteine für die devonischen vogtländischen Konglomerathorizonte dar. Gegen Ende des Flyschstadiums im Visé zergleiten variszische Deckenstapel. Heute findet man invers gestapelte Krustenspäne in der Münchberger Masse sowie den Sächsischen Zwischengebirgen von Wildenfels und Frankenberg. In den unterlagernden Schiefergebirgseinheiten, die bisher als autochthon galten, treten ebenfalls Deckenüberschiebungen auf. Dies äußert sich in den Schiefergebirgen der Elbezone beispielsweise in der dreifachen Wiederholung devonischer Gesteinskomplexe in unterschiedlicher Fazies. Granitoidgerölle aus Konglomerathorizonten des variszischen Flyschs aus dem Teuschnitz-Synklinorium und der Striegis-Formation des Frankenberger Zwischengebirges wurden mit kambrischen Altern (ca. 500 Ma) datiert. Die Geochronologie von Tuffen, die teilweise mit Kohlenkalken vergesellschaftet sind, lieferte Alter von ca. 345 Ma. Der Rußschiefer aus dem Liegenden der variszischen Flyschablagerungen wurde mit 352 ± 8 Ma datiert. Das Ende des Flysch wird durch die Datierung eines Tuffs (330 ± 4 Ma) aus der Hainichener Frühmolasse ins obere Visé eingestuft. Granitoidgerölle aus der Hainichener Frühmolasse stammen vermutlich vom Mittweidaer Granit des Sächsischen Granulitgebirges. Zum Zeitpunkt der Sedimentation der Hainichener Frühmolasse war dieser im Gegensatz zum Granulitkern schon erosiv angeschnitten. Dies deutet auf eine Intrusion des Granits bis in die Oberplatte des metamorphic core complex hin. Altbestandszirkone (410--430 Ma) aus variszischen Vulkaniten haben ein magmatisches Ereignis konserviert, das möglicherweise einem Inselbogenmagmatismus im Zeitraum Obersilur bis Unterdevon zuzuordnen ist. Diese Alter repräsentieren wahrscheinlich die beginnenden Andockungsprozesse des Saxothuringischen Terranes an nördliche Kollisionspartner.

Abstract

Isotopic datings of igneous and metamorphic rocks from the Saxo-Thuringian Terrane (situated between Schwarzburg anticline and Elbe Zone, Central European Variscides) constrain collision processes during the Variscan orogeny. The obtained ages are in agreement to the timescale of REMANE et al. (2000). An important intra-plate shear zone in the Berga anticline and adjoining areas with co-existing transpressional horsts and extensional zones contains granitoids and rhyolites dated at ca. 370 My to 375 My, which possibly record oblique collision during Devonian time. Such rhyolites probably are the source rocks of Devonian conglomeratic horizons in the Vogtland. During the final stage of Variscan collision tectonics the Variscan crustal stack were dissected by extension tectonics. That is conserved by remnants of inverse nappe piles in the Münchberg Masse and the Saxonian crystalline units of Wildenfels and Frankenberg. But also, in the so-called authochtonous basement, nappe structures can be reconstructed. In the slate mountains of the Elbe Zone a nappe pile consisting of three Devonian rock units with the same ages in different facies exists. Granitic pebbles of Variscan conglomerate horizons of the Teuschnitz syncline and of the Striegis formation (Frankenberg Zwischengebirges) yielded Cambrian ages (ca. 500 My). The geochronology of tuffs confirms the onset of the Variscan flysch stage in the Tournaisian and its terminition in Visean time. The tuffs which are partly associated with carboniferous limestones yielded ages of ca. 345 My. The so-called Rußschiefer one of the last sediments before the flysch sedimentation started were dated with 352 ± 8 Ma. The age of the sediments in the earliest Variscan molasse basin in Central Europe (Hainichen Basin) is confirmed as a deposit originated during the Upper Visean. The obtained age is 330 ± 4 My. Granite pebbles of the upper part of the Hainichen Basin were dated with ages of around 336 My. Probably the source rock is the northwestern located Granit of Mittweida. During the sedimentation of the Hainichen Basin the granite was in opposition to the granulite already denuded. The granite was probably intruded into the upper plate of the metamorphic core complex. Inherited zircons with ages ranging from 410 to 430 My in Variscan volcanic rocks have preserved an island arc magmatism related to Late Silurian to Early Devonian magmatic events. These ages represent most probably the beginning of collision events of the Saxothuringian terrane with northern located continents, like Avalonia and Baltica.