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Polythermale Alteration der Südöstlichen Kantabrischen Zone in Hinsicht auf Sedimentologie, Deckenbau und Metamorphose

Polythermal Alteration of the Southeastern Cantabrian Zone in respect of sedimentology, nappe stacking and metamorphism

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus-3507
  • Die Verteilungen und Hauptmerkmale der thermischen Alteration von der Diagenese bis zur niedrig-gradigen Metamorphose in der südöstlichen Kantabrischen Zone wurden anhand von Illit-Kristallinität, Vitrinit-Reflexion, Tonmineralogie und Gefüge-Untersuchungen erarbeitet. K-Ar-Datierungen liefern die ersten radiometrischen Daten zu Deformation und thermischen Überprägung dieser Region. Dabei können zwei variszische und zwei postvariszische thermische Episoden unterschieden werden. Die erste variszische Episode ist im Valsurvio Dom überliefert und kann als prä-Westfal B eingeordnet werden. Anchi-epizonale Bedingungen wurden durch Deckenstapelung während den frühen Deformationsabläufen initiiert.Die Verteilungen und Hauptmerkmale der thermischen Alteration von der Diagenese bis zur niedrig-gradigen Metamorphose in der südöstlichen Kantabrischen Zone wurden anhand von Illit-Kristallinität, Vitrinit-Reflexion, Tonmineralogie und Gefüge-Untersuchungen erarbeitet. K-Ar-Datierungen liefern die ersten radiometrischen Daten zu Deformation und thermischen Überprägung dieser Region. Dabei können zwei variszische und zwei postvariszische thermische Episoden unterschieden werden. Die erste variszische Episode ist im Valsurvio Dom überliefert und kann als prä-Westfal B eingeordnet werden. Anchi-epizonale Bedingungen wurden durch Deckenstapelung während den frühen Deformationsabläufen initiiert. Die zweite Episode ist spätvariszisch. Sie entstand während Aufstieg und Platznahme spätorogener Intrusionen und beginnt mit einer diastathermalen Metamorphose verbunden mit Subsidenz unter erhöhtem Wärmefluss. Das thermische Ereignis wird von einer penetrativen Schieferung und basaltischem Magmatismus begleitet. Diese Entwicklung mündet in eine lokal ausgeprägte Kontaktmetamorphose durch die Platznahme von granodioritischen Intrusionen im Westteil des Gebiets. Dies wurde von einer regionalen hydrothermalen Alteration um 292 Ma begleitet. Im östlichen Teil des Gebiets kam es im Perm zur ersten postvariszischen Episode. Granitische Intrusionen verursachten lokale Kontaktaureolen und eine weitläufige hydrothermale Alteration des gesamten Gebiets um 270 Ma. In den Feinfraktionen von störungsgebundenen Proben deutet sich mit bis zu anchizonalen Graden ein bisher nicht beschriebener Einfluss der zweiten postvariszische hydrothermale Alteration um 170 Ma an. Sie steht mit hydrothermalen Aktivitäten während der Öffnung der Biscaya in Zusammenhang. Die thermische Hauptüberprägung des Gebiets setzte erst im Perm ein und ist eindeutig posttektonisch. Es ergeben sich gute Übereinstimmungen der regionalen Verteilung der Metamorphose mit dem Auftreten von Plutoniten an der Oberfläche, bzw. mit geophysikalisch nachgewiesenen Schwereanomalien im Untergrund. Die Metamorphose ist das Ergebnis eines bis jetzt unterschätzten Einflusses von Plutonen und damit vergesellschafteten Fluiden. Frühere Ansätze über Einflüsse der Deckenstapelung auf die Metamorphose sowie ein Anhalten der Bedingungen bis ins Perm sind falsch. Sedimentologische, stratigraphische und stukturgeologische Daten ergeben schlüssige Hinweise auf den südlichen Ursprung und tektonischen Transport der Palentiner Decke während des Namur C/Westfal A. Rheologische Besonderheiten zum Vorland der Deformation verursachten die Hebung der Decke als pop-up aus dem Deformationskeil. Die fortgesetzte Deformation schob die Decke tektonisch in das Flyschbecken der Pisuerga-Carrión-Einheit. Die zwei nachfolgenden, unterschiedlich orientierten Einengungen verursachten bis zum Ende des Karbons durch koaxiale und nicht-koaxiale Verformung komplexe Anordnungen der Decken und Strukturen. Die Pisuerga-Carrión-Einheit stellt das Autochthon der Kantabrischen Zone dar. Sie wurde während der Orogenese von verschiedenen Decken-Einheiten überschoben und diente als Vorlandbereich. Dies führte zur stärksten Deformation und größten Akkumulation von Material in der Kantabrischen Zone. Diese Verdickung der Lithosphäre verursachte die Delamination der Lithosphäre (Fernández-Suárez et al. 2000), wodurch magmatische Aktivitäten eingeleitet wurden, die in der Erhöhung des Wärmeflusses und der Kontaktmetamorphose resultierten. Die starke alpidische Aktivität im südöstlichen Kantabrischen Gebirge ist mit K-Ar-Daten von Störungsbelägen um 40 Ma datiert. Bei der Untersuchung hat sich die große Rolle von Fluiden während der Metamorphose-Entwicklung und deren Einfluss auf die Reaktionskinematik verschiedener Parameter gezeigt. Dabei sind physikalische Eigenschaften der Lithologien und deren Zusammensetzung sowie die Fluid-Zusammensetzung wichtige Steuerungsfaktoren für die Parameter. Das beobachtete Illit-Wachstum in solchen fluiddominierten Umgebungen während hydrothermaler Alterationen basiert auf Lösung-Kristallisations-Mechanismen, festgestellt durch die Form von Kristallit-Größenverteilungen (MudMaster Eberl et al. 1996). Dies steht im Einklang mit K-Ar-Daten. Bei diesem Mechanismus kommt es schon bei geringeren Temperaturen (<200 °C) durch Lösung ursprünglicher Komponenten zu ausgeprägtem Ar-Verlust.show moreshow less
  • The distribution of metamorphic data and features of the thermal alteration from diagenisis to low-grade metamorphism in the southeastern corner of the Cantabrian Zone is revealed by illite crystallinity, vitrinite reflectance, clay mineralogy and investigations to micro-textures. K-Ar dating delivered the first set of radiometric data to deformation and thermal overprint of the area. Two hercynian and two post-hercynian thermal events are discriminated. The first hercynian episode is preserved in the Valsurvio Dome with a pre-Westphalian B age. Anchizonal to epizonal conditions are presumably induced by nappe stacking during the beginning of deformation in the area. The second period isThe distribution of metamorphic data and features of the thermal alteration from diagenisis to low-grade metamorphism in the southeastern corner of the Cantabrian Zone is revealed by illite crystallinity, vitrinite reflectance, clay mineralogy and investigations to micro-textures. K-Ar dating delivered the first set of radiometric data to deformation and thermal overprint of the area. Two hercynian and two post-hercynian thermal events are discriminated. The first hercynian episode is preserved in the Valsurvio Dome with a pre-Westphalian B age. Anchizonal to epizonal conditions are presumably induced by nappe stacking during the beginning of deformation in the area. The second period is late-hercynian. It was caused by the emplacement mechanism of major late orogenic intrusions. The emplacement started with a regionally important diastathermal metamorphism, combined with subsidence under an increased heat flow. A penetrative cleavage and small scaled basaltic intrusions are some major features of this period. The further emplacement of granodioritic intrusions caused subsequent contact metamorphism in the western part of the working area combined by a widespread hydrothermal alteration round 292 ma. The eastern part of the area was mainly altered by the first post-hercynian event during permian times. Small granitic intrusions caused local contactaureols and a widespread hydrothermal alteration at 270 ma. In the finest subfraction of K-Ar dated samples, located near major fault zones, a second post-hercynian thermal event at 170 ma was detected. This episode is possibly connected with hydrothermal activities during the opening of the Bay of Biscaya. The main thermal overprint of the area started at a late orogenic stage during the beginning permian and is clearly post-tectonic. A good relation between the regional distribution of metamorphic data and the occurrence of plutonic bodies is shown by geophysical data. Metamorphism of the area is caused by an underestimated influence of plutonic bodies and their associated fluids. Former interpretations of a metamorphism caused by deformation, the stacking of nappes and the preservation of metamorphic conditions till the permian are unlikely. Sedimentological, stratigraphic and structural clues show good relations to a southern provenance of the Palentine nappe. The emplacement of the nappe happened during Namur C to Westphalian A during the arrival of the orogenic front in the area. Because of rheological contrasts towards the foreland the nappe was uplifted as a pop-up structure within the deformation wedge. Subsequently the nappe was thrusted over the associated parts of the Fold and Nappe Province to the North into the flysch basin of the Pisuerga Carrión Unit. Coaxial to non-coaxial strain during the following, differently oriented shortening periods caused a complex arrangment of nappes and structures during the carboniferous. The Pisuerga Carrión Unit is the autochthonous part of the Cantabrian Zone. During the orogeny this part got overthrusted by several nappe units and acted as a foreland basin. Therefore it shows the strongest deformation and richest accumulation of material in the Cantabrian Zone. This lithospheric thickening caused the delamination of the lithosphere (Fernández-Suárez et al. 2000). The delamination led to magmatic activities, accompanied by an increasing heatflow and local contact metamorphism. Relevant tertiary deformation during the alpine orogeny caused brittle deformation during the uplift of the southeastern Cantabrian Mountains and is documented by K-Ar ages of fault-mineralizations at 40 ma. The investigation shows the important part of fluids during the thermal alteration of the area and their role regarding the reaction kinetics of the used parameters. The physical properties of rocks, their composition, and the fluid composition have the greatest impact on the parameters. The growth of illite crystallites in such fluid-dominated surroundings is controlled by dissolution/crystallisation mechanisms revealed by crystallite thickness distributions (MudMaster Eberl et al. 1996). This is confirmed by K-Ar data. Such an illite growth produces a loss of radiogenetic Ar under tempertures less than 200 °C.show moreshow less

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Metadaten
Author:Alexander Weh
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-3507
Advisor:Werner Buggisch
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2004
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2004/11/12
Release Date:2006/04/24
Tag:Chloritoid; Kantabrische Zone; Pisuerga-Carrion; Vitrinit-Reflexion; diastathermal
K-Ar dating; Pisuerga-Carrion; cantabrian zone; diastathermal; illite crystallinity
SWD-Keyword:Metamorphose <Geologie>; Illit; Tonmineralogie; Paragonit; Pyrophyllit; Margarit; Spanien <Nord>; Variskisches Gebirge; Smektite; Datierung
Institutes:Naturwissenschaftliche Fakultät / Naturwissenschaftliche Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie / 550 Geowissenschaften
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