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Tectono-thermal evolution of a part of a Variscan magmatic arc: The Odenwald in the Mid-German Crystalline Rise

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Zusammenfassung

Geothermobarometrische Untersuchungen an Plutoniten und mittelbis hochgradigen Metamorphiten des Odenwaldes ermöglichen die Konstruktion von PT-Pfaden für vier Krustenabschnitte in einem Teil eines variszischen magmatischen Gürtels.

Zu Beginn der Entwicklung der thermischen Struktur des magmatischen Gürtels stellte sich ein Geotherm von 35–40°C/km nach einer Krustenstapelung ein, in die Gesteine mit Mitteldruckrelikten einbezogen wurden. Die PT-Bedingungen zum Höhepunkt der Metamorphose erreichten 4–5 kbar und 650°C. Nur Gesteine des nördlichen Odenwaldes belegen PT-Bedingungen, die auf einen höheren Geotherm zu dieser Zeit hinweisen. Frühe Hebung fand entlang von Schrägabschiebungen statt. Der zentrale Odenwald wurde bei gleichzeitiger Intrusion kalkalkaliner Magmen in ein Niveau entsprechend 3 kbar gehoben. Der nördliche Odenwald sank gleichzeitig ab, wie durch einen gegen den Uhrzeigersinn gerichteten PT-Pfad belegt wird. Im südlichen und östlichen Odenwald bewirkte danach schnelle Hebung einen weiteren Anstieg des Geotherms auf 60–80°C/km verbunden mit Dehnung und Intrusion granitoider Magmen.

Während Krustenverdickung auf eine frühe Phase im Devon beschränkt ist, entwickelt sich der magmatische Gürtel im Bereich des Odenwaldes im Unterkarbon innerhalb einer » pull apart «-ähnlichen Struktur.

Abstract

Geothermobarometric studies of plutonic and medium to high grade metamorphic rocks of the Odenwald (SW Germany) provide data for the construction of PT-paths of four different crustal sections within a part of a magmatic arc of the Mid-European Hercynian orogen.

The evolution of the thermal structure of the Odenwald is characterized by an early geotherm of 35–40°C/km after crustal stacking involving rocks with medium pressure relics. Peak PT-conditons reached 4–5 kbar and 650°C. Only rocks of the northernmost Odenwald show evidence for PT conditions related to a higher geotherm at this time. Early uplift occurred during normal oblique sinistral strike shear. The central Odenwald was uplifted into a level corresponding to 3 kbar during intrusion of calcalkaline magmas. The northernmost Odenwald subsided at the same time, as proved by an anticlockwise PT-path. Subsequently, in the southern and eastern Odenwald, rapid uplift caused a further increase of the geotherm to 60–80°C/km. This is concomitant with extension and granitoid intrusions.

Crustal thickening in the Odenwald is restricted to an early phase during the Devonian. The magmatic arc developed within a »pull-apart«-like structure during the Lower Carboniferous.

Résumé

Dans l'Odenwald (sud-ouest de l'Allemagne), l'étude géothermobarométrique de roches plutoniques et de roches métamorphiques de degré moyen à élevé fournit les données qui permettent la construction de trajets (P, T) relatifs à quatre sections crustales dans une partie d'un arc magmatique de l'orogène varisque d'Europe.

Le début de l'évolution de la structure thermique de l'Odenwald a été marqué par un gradient géothermique de 35–40°C/Km, en suite à un empilement crustal impliquant des roches qui contiennent des reliques de pression moyenne. Les conditions (P, T) du métamorphisme maximal furent de 4–5 Kbar et 650°C. Seules les roches de l'Odenwald septentrional témoignent d'un gradient plus élevé à cette époque. Un soulèvement hâtif s'est produit le long de zones de cisaillement sénestres. Concomitamment à l'intrusion de magmas calcoalcalins, l'Odenwald central a été le siège d'un soulèvement jusqu'à un niveau correspondant à 3 Kbar. En même temps, l'Odenwald septentrional s'affaissait, comme en témoigne uu trajet (P, T) anti-horlogique. Par la suite, dans l'Odenwald méridional et oriental, une montée rapide associée à un processus d'extension et à l'intrusion de magmas granitoïdes a amené le gradient géothermique à des valeurs de 60 à 80° /Km.

L'épaississement crustal est cantonné à une phaseprécoce d'âge dévonien, tandis que l'arc magmatique s'est développé dans une structure ra pullapart « au cours du Carbonifère inférieur.

Краткое содержание

По результатам геоте рмобарометрических исследований изверж енных пород и метамор фических

пород средних и высок их ступеней из Оденвальда получены РT-тренды для четырех разрезов земной коры на участке герцинско го магматического пояс а.

Начальная стадия раз вития термической структуры Оденвальд а, которая последовал а за накоплением коровог о разреза, содержащег о реликты метаморфиче ских пород умеренног о давления, характериз уется геотермой 35–40°С/ км. РT-условия пика мета морфизма оцениваютс я

как 650°Си 4–5 кбар, и лишь д ля самой северной части Оденв альда получены РT-оцен ки, соответствующие бол ее высокой геотерме того времени. Раннее п однятие происходило вдоль косых сбросов. Ц ентральная часть Оде нвальда испытала поднятие до уровня, соответствую щего давлению 3 кбар, в связи с интрузией известково-щелочных магм. Одновременно происходило опускан ие северной части, которое характеризу ется РT-трендом, направ ленным против часовой стрел ки. За этими событиями последовало быстрое поднятие геотермы южной и восточной час тей Оденвальда до 60–80°С/км, связанное с растяжением и гранит оидными интрузиями.

В то время как процесс утолщения коры ограничен ранней ста дией, относящейся к де вону, развитие магматичес кого пояса Оденвальд а связано с образовани ем структур типа «pullapart» в нижнем карбоне.

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  1. A. P. Willner & H. -J. Massonne

    Present address: Institut für Mineralogie, Ruhr-Universität, Postfach 102 148, D-4630, Bochum, FR Germany

  2. A. Krohe

    Present address: Institut für Geologie, Ruhr-Universität, Postfach 102 148, D-4630, Bochum, FR Germany

Authors and Affiliations

Authors
  1. A. P. Willner
  2. H. -J. Massonne
  3. A. Krohe

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Willner, A.P., Massonne, H.J. & Krohe, A. Tectono-thermal evolution of a part of a Variscan magmatic arc: The Odenwald in the Mid-German Crystalline Rise. Geol Rundsch 80, 369–389 (1991). https://doi.org/10.1007/BF01829372

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