Original paper
Die Südvogesen in variszischer Zeit
[The Southern Vosges in Variscan time]
Maass, Rudolf
Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Monatshefte Jg. 1988 Heft 10 (1988), p. 611 - 638
51 references
published: Nov 17, 1988
DOI: 10.1127/njgpm/1988/1988/611
ArtNo. ESP157198810004, Price: 19.00 €
Kurzfassung
Zunächst befaßt sich diese Abhandlung mit einer Gliederung vor allem des Karbons in lithostratigraphische Einheiten. Außerdem werden strukturell und z. T. auch faziell abgrenzbare regionale Bereiche unterschieden. Anschließend kommt die Entwicklung des sedimentären und tektonischen Geschehens zur Sprache, welches sich nach unseren Untersuchungen folgendermaßen darstellt: Die Sedimentation des Variszikums i. e. S. beginnt mit vermutlich tief-oberdevonischen (oder schon spät-mitteldevonischen) festländischen Ablagerungen auf kontinentaler Kruste. Noch im Oberdevon kommt es zu Absenkungen mit mariner Transgression. Ein unausgeglichenes Relief (vielleicht Horst-Graben-Bildungen) sorgt bei der Absenkung für die Aufspaltung in kalkige Sedimente flacherer und klastische Sedimente etwas tieferer Gewässer. Im Unterkarbon verzahnen sich flyschartige Ablagerungen mit den Produkten einer intensiven vulkanischen Aktivität. Es existiert keine scharfe Trennung zwischen jeweils einem sedimentären und einem vulkanischen Ablagerungsraum, wie zum Teil vermutet wird. Die Vulkanite sind kalkalkalin und stimmen geochemisch am besten zu den orogenen Bildungen eines Kontinentalrandes oder eines kontinentalen Inselbogens. Der gleiche Vulkanismus erstreckt sich nach E in den Schwarzwald und nach SW entlang dem Nordrand des Zentralmassivs. Ab der Mittleren Einheit (hohes Visé) macht sich eine deutlich verstärkte tektonische Unruhe in der Umlagerung von Komponenten älterer Formationen (meist in Form subaquatischer Rutschungen) bemerkbar. In der Oberen Einheit (die wahrscheinlich bis ins Oberkarbon reicht), wird schließlich der gesamte Raum von terrestrischen Ablagerungen beherrscht. Diese Heraushebungen werden dahingehend gedeutet, daß ein kontinentaler Inselbogen (dem die Vogesen angehören) durch beginnende Kollision über ein nördlich vorgelagertes sekundäres Spreading-Zentrum mit verdünnter Kruste geschoben wird. Es bestehen chronologische Übereinstimmungen mit der Überschiebung am Taunus-Hunsrück und verstärkten, nordwärtigen Schüttungen ins Rheinische Schiefergebirge. Noch vor dem Stefan macht sich die Kollision zunehmend in Form kompressiver Tektonik bemerkbar. Faltung und Schieferung gehen dabei offensichtlich den oberflächlich sichtbaren Überschiebungen und Blattverschiebungen voraus. Die Überschiebungen halten gemäßigte Transportweiten ein und ihre Bewegungen gehen sowohl nach S wie nach N. Gleichzeitig ist eine intensive sinistrale Blattverschiebungstektonik zu beobachten, deren Bahnen im Mittel eine NNE Richtung einhalten. Sie erreichen Versatzbeträge bis zu 20-30 km. Diese Tektonik ist offensichtlich in größerem Zusammenhang zu betrachten. Wir denken daran, daß bei zunehmender Auswirkung des nördlichen Widerlagers der kontinentale Inselbogen in Teilstücken gegeneinander versetzt wurde (z. B. nördliches Zentralmassiv nach den Strukturverläufen ehemals im WSW der Vogesen, heute weit im SSW). Schließlich wird festgestellt, daß die Nordvogesen (Breuschtal) auf Grund ihres orogenen Vulkanismus zum Moldanubikum gehören, obwohl sie nördlich der Störungszone Lalaye/Lubine liegen, die nach allgemeinem Urteil die Grenze gegen das Saxothuringikum darstellt.
Abstract
First we propose the division of a Variscan sedimentary sequence in an Upper Devonian series and three Carboniferous units. Its division will be based on episodic changes in volcanism. Moreover we distinguish different areas. These are characterized by the distinct alinements of its structures and its limitations by faults. Facies differences are of subordinate significance. The geological evolution of the southern Vosges in Variscan time begins with the sedimentation of Upper Devonian (or Middle Devonian) terrestrial deposits, resting upon continental crust (gneisses and ultramafics of a supposed Caledonian suture zone). These basement-associations are restricted to tectonic lenses within Carboniferous thrusts - the so-called "Klippen-Lines". As early as in Upper Devonian time subsidence and marine transgression take place. An imbalanced relief is responsible for a carbonatic shallow water sedimentation on one hand (Chagey) and clastic deposits of deeper water on the other (Markstein). In Lower Carboniferous time flysch-like sedimentation coexists with the products of an intense volcanic activity. There doesn't exist a sharp separation between two defined sedimentary and volcanic depositional regions respectively, as supposed by some authors. The volcanism is of calc-alkaline composition and fits best with geochemistry of continental margin types or those of continental island arcs. The same volcanism extends to the Black Forest in the E and to the northern Massif Central in the SW. At the beginning of uppermost Visean time enhanced tectonic mobility, including uplifting, takes place. This is demonstrated by the redeposition of materials belonging to older formations (mixed fauna with Tournaisian elements, as well as basement components in upper Visean conglomerates). In the following stages of the Carboniferous sequence (probably including parts of upper Carboniferous) the Vosges, Black Forest and northern Massif Central display terrestrial deposits. The reason for the uplifting might be, that in response to a beginning collision, the continental island arc (cited above) was pushed to the north over the thinned crust of a back arc area. There exists a chronological coincidence with the thrusting at Taunus-Hunsrück-Line and the northward sedimentary transport to the Rhenanian basin. Before Stefanian time the collision produces compressional tectonics in the area of the Southern Vosges. The first expression of these compressional tectonics are folding and cleavage (in many cases to be identified as axial plane cleavage). Recent papers claim for a general southward vergency, but there are other regions with a contrary sense of movement. Moreover this vergency is generally not very intensiv. Axial planes of folds are mostly dipping steeply. Lateron are following thrust tectonics, commonly cutting off divergent fold structures. With regard to specific facial relationships and transitions between the different areas we conclude that these horizontal thrust transports are moderate and often oppose each other. At the same time with these tectonics we observe important sinistral wrench faults striking generally NNE. The offsets range up to 30 km. These tectonic features have to be seen in a larger context. With growing resistence of the northern abutment to thrusting (resp. obduction), the continental island arc was cut off in several sections. By the resulting strike-slip movements the northern Massif Central as an example was probably left behind far in the SSW of the Vosges, which (corresponding to the structural trends) represented it. ENE-ern continuation before. There can't be confirmed an E-W dextral wrench fault tectonic of remarkable significance in the southern Vosges. Finally we conclude that the limit between the Moldanubian and the Saxothuringian zones must be of paleogeographic significance. Considering the manifestation of calcalkaline volcanism of contental margin type, which characterizes the northern Vosges, it is necessary to connect them with the Moldanubian zone, not withstanding their position in the N of the Lalaye/Lubine thrustbelt, regarded generally as the bordering structure to the Saxothuringicum.
Résumé
En premier lieu, une subdivision de l'ensemble du Carbonifère en unités litostratigraphiques est présentée dans cette synthèse. En outre, des domaines sont distingués et limités à l'aide de critères structuraux et en partie facioloques. Enfin, les évenements de l'histoire tectonique et sédimentaire sont décrits à partir de nos propres recherches. La sédimentation de l'epoque varisque débute probablement à la base du Dévonien supérieur (ou dans le Dévonien moyen terminal) par des dépôts continentaux (aériens) sur une croûte continentale. Encore au cours du Dévonien supérieur un enfoncement (subsidence) conduit à une transgression marine. Une morphologie complexe (peut-être en relation avec des horsts et grabens) conduit à une séparation entre des zones peu profondes à sédimentation calcaire et des domaines plus profonds à sédimentation clastique. Au cours du carbonifère inférieur se déposent des formations flyschoides avec les produits d'une intense activité volcanique. Il n'existe pas de séparation nette entre un domaine à dominante sédimentaire ou un domaine à dominante volcanique. Les volcanites sont de nature calco-alcaline et leur géochemie rend compte du développement orogénique d'une marge continentale active ou d'un arc insulaire continental. Le même type de volcanisme s'étend vers l'Est en Forêt Noire et vers le SW à la bordure septentrionale du Massif Central. A partir de l'unité moyenne (Viséen supérieur basal), une instabilité tectonique nettement plus intense conduit à la resédimentation d'éléments plus anciens (la plupart au sein de glissements sousaquatiques) et dans l'unité supérieure (qui s'étend stratigraphiquement vraissemblablement jusque dans la totalité du secteur). Ces soulèvements sont interprétés comme étant le résultat de la collision et du chevauchement d'un arc insulaire continental (auquel appartiennent les Vosges) sur un bassin arrière-arc caractérisé par une croûte amincie. Ces phénomènes sont contemporains des chevauchements dans le Taunus-Hunsrück et des importtants déversements à vergence nord dans le Massif Schisteux Rhenan. Au cours du Carbonifére supérieur, la collision s'amplifie et se traduit sous la forme d'une tectonique compressive. Un plissement accompagné d'une schistosite précède les chevauchements et les décrochements qui affectent la couverture. Les chevauchements sont d'ampleur modérée et leurs vergences sont sud ou nord. En même temps, une intense tectonique en décrochements sénestres est active. Ces structures sont orientées en moyenne vers le NNE. L'amplitude de leurs déplacements horizontaux peut atteindre 20 à 30 km. Cette tectonique doit être mise en relation avec des phénomènes plus importants (globaux). Nous pensons que pendant le chevauchement croissant de la bordure septentrionale de l'arc insulaire continental sur le bassin arrière-arc, des parties de l'arc se sont deplacées les unes par rapport aux autres à la faveur de mouvements décrochants. Par exemple, d'après les directions des structures, le Massif Central septentrional était autrefois à l'WSW des Vosges alors qu'actuellement il se trouve loin au SSW. Finalement, on constate que les Vosges du Nord appartiennent à la zône moldanubienne en raison de la nature du volcanisme orogénique qui s'y développe. Elles se situent cependant au Nord de la dislocation de Lalaye-Lubine alors que cette zône de faille est actuellement considérée comme étant la limite méridionale de la zône Saxo-Thuringienne.
Keywords
volcanic • Upper Devonian • Variscan time • island arc • Carboniferous • Southern Vosges • Black Forest • vulkanisch • Oberdevon • variszische Zeit • Inselbogen • Karbon • Südvogesen • Schwarzwald • volcanique • Dévonien supérieur • Carbonifère • Forêt Noire • France • Germany