Original paper

K/Ar dating on detrital white micas and epsilonNd characteristics for provenance studies in the Saxothuringian Zone of the Variscides (Thuringia and Saxony, Germany)

Ahrendt, Hans (); Büttner, Annett; Tischler, Matthias; Wemmer, Klaus

Kurzfassung

Die Charakterisierung der Liefergebiete synorogener Sedimente liefert wertvolle Hinweise zur Interpretation geodynamischer Vorgänge. Wie in vorausgegangenen Arbeiten in den mitteleuropäischen Varisziden gezeigt werden konnte, steht mit der K/Ar-Datierung an detritischen Hellglimmern ein vielseitig einsetzbares Werkzeug zur Liefergebietsanalyse zur Verfügung. In der vorliegenden Arbeit wurden K/Ar-Alter detritischer Hellglimmer aus dem Saxothuringikum bestimmt, um die Liefergebiete der entsprechenden sedimentären Einheiten zu charakterisieren. Im Arbeitsgebiet konnten in der vorliegenden Arbeit die folgenden drei Herkunftsgebiete unterschieden werden: 1) ein cadomisch geprägtes Liefergebiet, das über einen Zeitraum von mehr als 100 Ma, bis ins Tournai, Detritus schüttet; 2) ein frühvaristisches Liefergebiet, welches zwischen dem Beginn des Karbons und dem Beginn des Visés Klastika schüttet, sowie 3) ein spätvaristisches Herkunftsgebiet. Dieses ist zwischen dem Visé und dem Namur aktiv. Der Vergleich mit K/Ar-Altern detritischer Hellglimmer aus dem Rhenoherzynikum weist auf diachrone Liefergebietswechsel in den Sedimentationsräumen Saxothuringikum und Rhenoherzynikum hin. Das Fehlen detritischer Hellglimmer mit kaledonischen Altern im Saxothuringischen Becken impliziert, daß die beiden Becken zumindest zwischen dem Devon und dem unteren Karbon getrennt waren. Ergänzend zu den K/Ar-Altern wurde an ausgewählen Proben die Sm/Nd-Isotopie bestimmt, und aus dieser epsilonNd-Werte errechnet. Das Verteilungsmuster dieser epsilonNd-Werte läßt sich mit den durch K/Ar-Alter identifizierten Liefergebieten korrelieren. Durch dieses Verfahren ist also eine Liefergebietscharakterisierung auch in glimmerfreien Sedimenten möglich.

Abstract

Provenance studies on synorogenic sediments provide important information for the reconstruction of geodynamic processes. A useful tool for provenance characterisation is the K/Ar age determination on detrital white micas, as has been shown in previous studies concerning the Mid-European Varicides. K/Ar ages of detrital white micas were determined from the Saxothuringian Zone in order to identify the source areas of the investigated sedimentary units. Three different provenances can be distinguished: 1) a Cadomian source area delivering detrital white micas for a time span of more than 100 Ma up to the Tournai; 2) an early Variscan source area active between the beginning of the Carboniferous and the beginning of the Visé and 3) one of late Variscan signature which delivered detritus from the Visé to the Namur. The comparison with K/Ar data of detrital white micas from the Rhenohercynian Belt indicates diachronous provenance changes for the Rhenohercynian and the Saxothuringian basins. The absence of detrital components with Caledonian K/Ar ages in the Saxothuringian Basin implies an effective separation between these two basins throughout the Devonian and Lower Carboniferous. Additionally, epsilonNd-values have been determined by measurement of the Sm/Nd isotope composition on selected samples. The pattern of epsilonND values correlates with the groups recognised in the K/Ar data. This technique allows a classification of the source areas even in strata lacking detrital white micas.

Keywords

K/Arabsolute agesSaxothuringianwhite micasdetritusprovenancepaleogeographyreconstruction