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Die Frankenwälder Querzone : Entwicklung einer thermischen Anomalie im Saxothuringikum

Kunert, Volker


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Geowissenschaften und Lithosphärenforschung
Fachgebiet: Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Geowissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 10.12.1999
Erstellungsjahr: 1999
Publikationsdatum: 13.12.1999
Kurzfassung auf Deutsch: In der Frankenwälder Querzone (FQZ) kann in anschaulicher Weise das metamorphe Muster aus einer komplizierten Überlagerung von regionaler
Metamorphose und einer lokalen Wärmeflußanomalie gezeigt und verschiedenen geologischen Ereignissen zugeordnet werden.


Die FQZ ist eine thermische Anomalie in den saxothuringischen Varisciden, die erst seit der variscischen Deformation nachweisbar ist. Als NW-SE gerichtete
asymmetrische Horstzone quert sie die tektonischen Großstrukturen der saxothuringischen Platte. Während der variscischen Deformation und Metamorphose
bildete das Gebiet das Vorland zur aktiven, sich nach NW bewegenden Platte des Teplá-Barrandiums im SE. Die Verkippung und Heraus­hebung der FQZ
wird einem postvariscischen Stadium zugeordnet. Dies belegen Meta­morphoseabschätzungen in den pelitischen Gesteinen der unterkarbonischen
Grauwacken-Pelit-Wechsellagerungen in Verbindung mit strukturgeologischen Beobachtungen. Die Meta­morphoseabschätzungen basieren auf Illit- und
Chloritkristallinitäts-Untersuchungen sowie, mit Einschränkungen, auf Vitrinitreflexions-Messungen.


Vom SW-Rand des Unterkarbons der Teuschnitzer und Nailaer Mulde kann in Richtung auf die FQZ im NE eine deutliche Zunahme der thermischen
Metamorphose von hoch­diagenetischen auf epizonale Bedingungen beobachtet werden. Devonische Metabasite im Liegenden des Kulms zeigen in der FQZ
lokal Grünschieferfazies an (BRAND, 1980). In der FQZ reagierten die Gesteine durch die erhöhten Temperaturen duktil, so daß sie während der variscischen
Deformation stärker tektonisch verformt werden konnten als in den kälteren Nachbargebieten. Anstelle der üblichen Bruchschieferung und des aufrechten
Faltenbaus wurden eine penetrative Dachschieferung und liegende Falten ausgebildet, deren Falten­achsenebenen subparallel zu den Schieferungsflächen
orientiert sind (FRANKE, 1984; SCHROEDER, 1958). Daher konzentrieren sich die thüringischen Dachschiefergruben und -tagebaue auf den Bereich der
FQZ.


An der NE-Flanke der FQZ und in den sich im NE anschließenden Gebieten erreichte die thermische Metamorphose die höhere Anchi- bis Epizone. Im
NW-Teil dieser nordöstlichen Gebiete, in der Ziegenrücker Mulde, sind zwar hohe Temperaturen, jedoch keine stärkere Verformung der Gesteine zu
erkennen. Dagegen ist im SE-Teil (Greizer Querzone, östliche Mehltheuerer Mulde), wie in der FQZ die stärkere Metamorphose mit einem erhöhten Strain
gekoppelt.


Die Metamorphosedrucke wurden mit Hilfe des Röntgendiffraktometers mit dem druck­abhängigen 6d(33-1,060)-Parameter des Illit-Kristallgitters abgeschätzt.
Die Druckabschätzungen zeigen nach der Klassifikation von GUIDOTTI & SASSI (1986), für Temperaturen unter 300 °C, für das gesamte Arbeitsgebiet
Drucke anschließenden Gebieten ableiten.


Das Hochtemperaturereignis überdauerte die variscische Deformationsphase. Das belegen eine Reihe posttektonischer Granite in der FQZ. In der Tiefe läßt
eine deutliche negative Schwereanomalie auf die Existenz eines größeren granitischen Körpers schließen, dessen Oberfläche von SEHM et al. (1989) nach
geophysikalischen Befunden modelliert wurde. Die Kontaktwirkung dieses Modellgranites auf das unterkarbonische Nebengestein wurde von Dr. Georg
Kosakowski am Institut für Geowissenschaftliche-Gemeinschaftsaufgaben (GGA) in Hannover mit Hilfe einer numerischen 2D-Modellierung für ein Profil durch
den SW-Flügel der FQZ mit variablen geologischen und geophysikalischen Parametern berechnet. Die Temperaturergebnissse aus den Modellen wurden mit
den Temperaturabschätzungen aus den Probenanalysen verglichen. Hierzu wurde, auf Literaturdaten basierend, eine empirische Beziehung zwischen
Illitkristallinität und Temperatur bestimmt. Die Temperaturen wurden in diesen Arbeiten mit Phasenanalysen, Smektit-Illit-Umwandlungen und anderen
temperatur­abhängigen Parametern abgeschätzt. Für den SW-Flügel der FQZ, in der Teuschnitzer und Nailaer Mulde, wurde die beste Anpassung an die
Temperaturabschätzung für die folgenden Bedingungen erreicht:


- eine Granitintrusion mit einer Oberfläche, die nach NE und SW abtaucht und in 5 km Tiefe eine maximale NE-SW-Ausdehnung von 20 km erreicht,
entsprechend dem Modell von SEHM et al. (1989);


- eine Intrusionstemperatur von 700 °C und eine Gesteinsüberdeckung von 6,5 km über dem Dach des Plutons;


- ein überwiegend konduktiv gesteuerter Wärmetransport;


- eine asymmetrische Horstzone, die erst nach der Intrusion verkippt wurde.


Da es in der FQZ keine Hinweise auf einen fluidgesteuerten Wärmetransport während der variscischen Deformation gibt und eine tiefere Versenkung der
Gesteine ausgeschlossen werden kann, wird der Granitkörper im Untergrund der FQZ als eine größtenteils syntektonische Intrusion interpretiert.


In der Ziegenrücker Mulde (NW-Teil des NE-Flügels der FQZ) reicht die Kontaktwirkung des Modellgranites nicht aus, die nach NE anhaltend erhöhte
Metamorphose zu erklären. Hier muß aufgrund einer fehlenden stärkeren Verformung der Gesteine im E-Teil der Mulde eine zusätzliche posttektonische
Wärmequelle gefordert werden. Als Wärmequelle wird der von SEHM et al. (1989) modellierte Granit im Untergrund von Auma diskutiert.


In der Greizer Querzone erinnert die Kombination von erhöhter Metamorphose und intensiver Deformation an die FQZ. Es gibt in den unterkarbonischen
Tonschiefern im Gegensatz zur FQZ jedoch keine Hinweise auf eine posttektonische Kontaktmetamorphose. Die Inter­pretation des Schwerebildes von
SEHM et al. (1989) zeigt auch im Untergrund der Greizer Querzone einen Granitkörper, der im Falle einer syntektonischen Intrusion als syndeformative
Wärmequelle in Frage kommt.