Skip to main content
SpringerLink
Log in

Provenance and depositional environment of Rhenohercynian synorogenic greywackes from the Giessen Nappe, Germany

  • Published:
Geologische Rundschau Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Die Gießener Decke (südöstliches Rheinisches Schiefergebirge) läßt sich in eine nördliche (oberdevonische) und südliche (?unterkarbonische) Grauwackenserie untergliedern, die sich auch in ihrer Sedimentologie sowie durch kleinere Unterschiede in Geröllbestand, Schwermineralspektrum und Gesamtchemismus voneinander abgrenzen lassen.

Petrographische und geochemische Daten lassen sich nach Diskriminations-Diagrammen aus der Literatur bestimmten Liefergebiets-Typen zuordnen. Danach stammen beide Grauwacken-Serien von überwiegend sauren Gesteinen eines »continental arc«. Nach den bekannten geologischen Daten ist jedoch die Entstehung eines voll entwickelten »magmatic arc« am Südrand des rhenohercynischen Beckens wenig wahrscheinlich; wir rechnen deshalb damit, daß saure Gesteine aus einem prävariscischen basement am Aufbau des Liefergebietes beteiligt waren und zusammen mit Sedimenten und basischen Magmatiten den Stoffbestand der Grauwacken bestimmt haben.

Abstract

The Giessen Nappe of the south-eastern Rhenish Massif can be subdivided into a northern group and southern group of Frasnian-?Lower Carboniferous greywackes that differ slightly in their sedimentology, clast petrography, heavy mineral assemblages and bulk geochemistry.

Petrographic and geochemical tectonic setting discrimination diagrams indicate that both the northern and the southern Giessen Greywacke groups were derived from a predominantly acidic continental arc source. However, due to the nature of basin development, generation of significant volumes of acidic arc material as a result of southwards directed subduction of Rhenohercynian oceanic crust is considered unlikely. A large part of the arc source may have been contributed by earlier, predominantly acidic, Precambrian terranes together with minor basic igneous and sedimentary components.

Résumé

La nappe de Giessen, dans la partie sud-est du Massif schisteux rhénan, peut être subdivisée en une série septentrionale (Dévonien supérieur) et une série méridionale (Carbonifère inférieur?) de grauwackes qui diffèrent quelque peu par leur sédimentologie, la pétrographie des clastes, les minéraux denses et la géochimie en roche totale.

L'application des diagrammes de discrimination pétrographiques et géochimiques indiquent que les deux séries dérivent d'un arc continental essentiellement acide. Toutefois, les données géologiques (caractères du développement du bassin) rendent improbables la formation d'un volume significatif de matériaux d'arc acides à la bordure sud du bassin rhénohercynien. Dans ces conditions, nous pensons que les roches acides dont l'érosion a fourni la matière des grauwackes faisaient partie d'un socle pré-varisque, en même temps que des sédiments et des magmatites basiques subordonnées.

Краткое содержание

В регионе Баден-Баден а массы гнейсов центр ального Шварцвальда находящ иеся на юге, отделены полиметаморфными гн ейсами от аккретинир ованных обломков коры, проявл яющих различное стру ктурное и метаморфное развит ие. В направлении с юго-юговостока на сев еро-северозапад разл ичают следующие единицы ко ры: А) Гнейсы и амфиболи ты, которые кристаллизо вались при низких дав лениях и температурах, харак терных для амфиболит овой фации. В) Дистено-грана товые слюдяные сланц ы и кварциты, которые об разовались при давле нии примерно в 0,9 ГПа и темп ературном интервале между 630 и 670°С. С) Палеозой ские метаседименты и метабазиты, которые перекристаллизовал ись при низких давлениях и те мпературах, соответс твующих фации зеленого сланц а, и образовали локаль но чешуйки с милонитизи рованными гранитами, содержащими два типа слюды (тип S). В палеозойских метас едиментах и метабази тах (С) герцинская конверге нция вызвала вдоль пл оскости скола правосторонню ю милонитную деформа цию, простирающуюся на NE-SW и падающую в юговосточ ном направлении. Она была связана с интрузией и дальнейшим скалыва нием порфировых гран итов с двумя типами слюды (ти п S). Степень метаморфиз ма и интенсивность дефо рмации возрастает в п ростирании с северо-северозапад на юго-юговосток. В еди ницах (А) и (В) милоннитная фол иация в простирании NE-SW отсутствует. Аккрец ия этих единиц шла, вероятно, вдоль смеще ния плит, простирающи хся на катакластическом ур овне с востока на запа д и с северовостока на югозапад. В позднем нижнем карб она порфировый биотитроговообманк овый гранит (тип S, единица D 1) оказался интрудиров анным в единицу (С), кот орая претерпела метаморф изм низкой степени и с оздала там контактный метам орфизм. Этот гранит с р оговой обманкой и биотитом о казался позже локаль но милонитно деформиро ванным вдоль падающи х на юг сколов, которые про стирались с ENE на WSW. Геометрия и кинемати ка этой позднейшей зо ны скола указывает на ле востороннее подняти е северной части, смещающее плит ы, с уже аккретизирова нными свитами (С) и с биотит-ро говообманковым гранитом (D 1), относител ьно южного края, когда-то тектонически поднят ых гнейсов (А) и слюдяно го сланца (В), и отмечает т.о. начало наращивания. Синкинематические п арагнейсы проявляют изменение фация от фация зелено го сланца до условии п очти-что соответствующих под поверхностным. Южнее зоны Баден-Баде на, в намурском веке имела место интрузия гранита, содержащего два типа слюды. Эта интруз ия претерпела очень с коро после этого поднятие и эрозию. Снесенный ма териал стал, начиная с Стефан ского века, откладыва ться в бассейне моляссов, пр остирающемся в восточно-северовост очном — юго-западно южном на правлении. Погружение и отложен ие материковых седим ентов и кислых вулканитов в э том бассейне продолж алось до конца нижней Перми.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

References

  • Ahrendt, H., Clauer, N., Hunziker, J. C. &Weber, K. (1983): Migration of folding and metamorphism in the Rheinisches Schiefergebirge deduced from K-Ar and Rb-Sr age determinations. - In: Martin, H. & Eder, F. W. (eds.) Intracontinental Fold Belts., Springer Verlag, Berlin, 323–338.

    Google Scholar 

  • Bahlburg, H. (1985): Zur faziellen Entwicklung des hercynischen Paläozoikums der Lindener Mark (Rheinisches Schiefergebirge) bei Giessen. - N. Jb. Geol. Paläont. Mh., 643–651.

  • Bhatia, M. R. (1983): Plate tectonics and geochemical composition of sandstones. - Journ. Geology,91, 611–627.

    Google Scholar 

  • — &Taylor, S. R. (1981): Trace element geochemistry and sedimentary provinces: a study from the Tasman geosyncline, Australia. - Chem. Geol.,33, 115–125.

    Article  Google Scholar 

  • — &Crook, K. A. W. (1986): Trace element characteristics of greywackes and tectonic setting discrimination of sedimentary basins. - Contrib. Mineral. Petrol.,92, 181–193.

    Article  Google Scholar 

  • Birkelbach, M., Dörr, W., Franke, W., Michel, H., Stibane, F. &Weck, R. (1988): Die geologische Entwicklung der östlichen Lahnmulde (Exkursion C am 7. April 1988). - Jbr. Mitt. oberrhein. geol. Ver.,70, 43–74.

    Google Scholar 

  • B. R. G. M. (1980): Synthèse géologique du bassin de Paris. - Mém. Bureau de Recherches Géol. et Min., 101 and 102, 446p.

  • Dickinson, W. R. &Suczek, C. A. (1979): Plate tectonics and sandstone compositions. - Am. Assoc. Petrol. Geol. Bull.,63, 2164–2182.

    Google Scholar 

  • — &Valloni, R. (1980): Plate settings and provenance of sands in modern ocean basins.- Geology,8, 82–85.

    Article  Google Scholar 

  • —,Beard, L. S., Brakenridge, G. R., Erjavec, J. L., Ferguson, R. C., Inman, K. P., Knepp, R. A., Lindberg, F. A. &Ryberg, P. T. (1983): Provenance of North American Phanerozoic sandstones in relation to tectonic setting. - Geol. Soc. Am. Bull,94, 222–235.

    Article  Google Scholar 

  • Dineley, D. L. (1986): Cornubian quarter-century: advances in the geology of south-west England, 1960–1985. - Proc. Ussher Soc.,6, 275–290.

    Google Scholar 

  • Dodson, M. R. &Rex, D. C. (1971): Potassium-argon ages of slates and phyllites from south-west England. - Quart. J. geol. Soc., London,126, 465–499.

    Google Scholar 

  • Dörr, W. (1986): Stratigraphie, Stoffbestand und Fazies der Giessener Grauwacke (E. Rheinisches Schiefergebirge). - Diss. Univ. Giessen, 134 pp.

  • Engel, W. &Franke, W. (1983): Flysch sedimentation: its relation to tectonism in the European Variscides. - In: Martin, H. & Eder, W. (eds.) Intracontinental Fold Belts. - Springer-Verlag, Berlin, 290–321.

    Google Scholar 

  • —, — &Langenstrassen, F. (1983a): Palaeozoic sedimentation in the northern branch of the Mid-European Variscides - Essay of an interpretation. - In: Martin, H. & Eder, W. (eds.) Intracontinental Fold Belts, Springer-Verlag, Berlin, 9–41.

    Google Scholar 

  • —, —,Grote, C., Weber, K., Ahrendt, H. &Eder, W. (1983b). - In: Martin, H. & Eder, W. (eds.) Intracontinental Fold Belts. Springer-Verlag, Berlin, 267–287

    Google Scholar 

  • —,Flehmig, W. &Franke, W. (1983 c): The mineral composition of Rhenohercynian flysch sediments and its tectonic significance. - In: Martin, H. & Eder, W. (eds.) Intracontinental Fold Belts., Springer Verlag, Berlin, 171–184.

    Google Scholar 

  • Floyd, P. A. (1982a): Chemical variation in Hercynian basalts relative to plate tectonics. - J. geol. Soc., London,139, 505–520.

    Google Scholar 

  • — (1982b): The Hercynian trough: Devonian and Carboniferous volcanism in south-west Britain. - In: D. S. Sutherland (ed.) Igneous rocks of the British Isles. John Wiley & Sons, Chichester, 227–242.

    Google Scholar 

  • — (1983): Composition and petrogenesis of the Lizard Complex and pre-orogenic basaltic rocks in southwest England. - In: P. L. Hancock (ed.) The Variscan fold belt in the British Isles., Adam Hilger, Bristol. 130–152.

    Google Scholar 

  • — (1984): Geochemical characteristics and comparison of the basic rocks of the Lizard Complex and the basaltic lavas within the Hercynian troughs of S.W. England. - Journ. geol. Soc., London,141, 61–70.

    Google Scholar 

  • — &Leveridge, B. E. (1987): Tectonic environment of the Devonian Gramscatho basin, south Cornwall: framework mode and geochemical evidence from turbiditic sandstones. - J. geol. Soc., London,144, 531–542.

    Google Scholar 

  • —,Winchester, J. A. &Park, R. G. (1989): Geochemistry and tectonic setting of Lewisian clastic metasediments from the early Proterozoic Loch Maree Group of Gairloch, N. W. Scotland. - Precambrian Res.,45, 203–214.

    Article  Google Scholar 

  • -,Shail, R.,Leveridge, B. E. &Franke, W. (in press): Geochemistry and provenance of Rhenohercynian synorogenic sandstones. In: S. Todd & A. Morton (eds.) Developments in sedimentary provenance studies. Geol. Soc., London, Spec. Publ.

  • Franke, W. (1989a): Tectonostratigraphic units in the Variscan Belt of central Europe. - Geol. Soc. Am. Spec. Paper,230, 67–90.

    Google Scholar 

  • — (1989b): Variscan plate tectonics in Central Europe — current ideas and open questions. - Tectonophysics,169, 221–228.

    Article  Google Scholar 

  • — &Engel, W. (1982): Variscan sedimentary basins on the continent and relations with southwest England. - Proc. Ussher Soc.,5, 259–269.

    Google Scholar 

  • — (1986): Synorogenic sedimentation in the Variscan Belt of Europe.-Bull. Soc. géol. France, 1986,1, 25–33.

    Google Scholar 

  • Gergen, L. D. &Ingersoll, R. V. (1986): Petrology and provenance of Deep Sea Drilling Project sand and sandstone from the North Pacific Ocean and the Bering Sea. - Sedim. Geol.,51, 29–56.

    Article  Google Scholar 

  • Grosser, J. &Dörr, W. (1986): MOR-Typ-Basalte im östlichen Rheinischen Schiefergebirge. - N. Jb. Geol. Paläont. Mh.,12, 705–722.

    Google Scholar 

  • Henningsen, D. (1962): Untersuchungen über Stoffbestand und Paläogeographie der Giessener Grauwacke. - Geolog. Rundsch.,52, 600–626.

    Article  Google Scholar 

  • Hirschmann, G. &Okrusch, M. (1988): The Spessart and Ruhla crystalline complexes as constituents of the Central German crystalline Rise — a correlation. - N. Jb. Geol. Paläont. Abh.,177/1, 1–39.

    Google Scholar 

  • Holder, M. T. &Leveridge, B. E. (1986a): Correlation of the Rhenohercynian Variscides. - J. geol. Soc., London,143, 141–147.

    Google Scholar 

  • — &Leveridge, B. E. (1986b): A model for the tectonic evolution of south Cornwall. - J. geol. Soc., London,143, 125–134.

    Google Scholar 

  • Ingersoll, R. V. &Suczek, C. A. (1979): Petrology and provenance of Neogene sand from Nicobar and Bengal Fans, DSDP Sites 211 and 218. - J. Sed. Petrol.,49, 1217–1228.

    Google Scholar 

  • —,Bullard, T. E, Ford, R. L., Grimm, J. P., Pickle, J. D. &Sares, S. W. (1984): The effect of grain size on detrital modes: a test of the Gazz-Dickinson pointcounting method. - J. Sed. Petrol.,54, 103–116.

    Google Scholar 

  • Kegel, W. (1953): Das Paläozoikum der Lindener Mark bei Giessen. - Abh. hess. L.-Amt Bodenforsch.,7, 55pp.

  • Kossmat, F. (1927): Gliederung des varistischen Gebirgsbaues. - Abh. sächs. geol. L.-Amt. 1, 39pp.

  • Leveridge, B. E.,Holder, M. T. &Goode, A. J. J. (in press): Geology of the country around Falmouth. - Mem. Br. Geol. Surv., Sheet 352 (England & Wales).

  • Lippolt, H. J. (1986): Nachweis altpaläozoischer Primäralter (Rb-Sr) und karbonischer Abkühlungsalter (K-Ar) der Muskovit-Biotit-Gneise des Spessarts und der Biotit-Gneise des Böllsteiner Odenwaldes. - Geol. Rundsch.,75/3, 569–583.

    Article  Google Scholar 

  • Mack, G. H. (1984): Exceptions to the relationship between plate tectonics and sandstone composition. - J. Sedim. Petrol.,54, 212–220.

    Google Scholar 

  • Matthews, C. S. (1977a): The Variscan foldbelt in southwest England. - N. Jb. Geol. Paläont. Abh.,154, 94–127

    Google Scholar 

  • — (1977b): Carboniferous successions in Germany and in southwest England. - Proc. Ussher Soc.,4, 67–74.

    Google Scholar 

  • Maynard, J. B., Valloni, R. &Yu, H. (1982): Composition of modern deep sea sands from arc-related basins. - In: Leggett, J. K. (ed.) Trench-Forearc Geology. Geol. Soc., London, Special Publ.,10, 551–561.

  • Roser, B. P. &Korsch, R. J. (1988): Provenance signatures of sandstone-mudstone suites determined using discriminant function analysis of major element data. - Chem. Geol.,67, 119–139.

    Article  Google Scholar 

  • Sawyer, E. W. (1986): The influence of source rock type, chemical weathering and sorting on the geochemistry of clastic sediments from the Quetico metasedimentary belt, Superior Province, Canada. - Chem. Geol.,55, 77–95.

    Article  Google Scholar 

  • Schwab, F. L. (1975): Framework mineralogy and chemical composition of continental margin-type sandstone. - Geology,3, 487–490.

    Article  Google Scholar 

  • Selwood, B. &Thomas, M. (1986): Variscan facies and structure in central S.W. England. - J. geol. Soc., London,143, 199–208.

    Google Scholar 

  • Shail, R. &Floyd, P. A. (1988): An evaluation of flysch provenance - example from the Gramscatho Group of southern Cornwall. - Proc. Ussher Soc.,7, 62–66.

    Google Scholar 

  • Shaw, D. M. (1968): A review of K-Rb fractionation trends by covariance analysis. - Geochim. Cosmochim. Acta,32, 573–602.

    Article  Google Scholar 

  • Taylor, S. R. &McLennan, S. M. (1981): The composition and evolution of the continental crust: rare earth element evidence from sedimentary rocks. - Phil. Trans. R. Soc., London,A301, 381–399.

    Google Scholar 

  • — (1985): The continental crust: its composition and evolution. - Blackwell Scientific Publications, Oxford. 312pp.

    Google Scholar 

  • Velbel, M. A. (1985): Mineralogically mature sandstones in accretionary prisms. - J. Sedim. Petrol.,55, 685–690.

    Google Scholar 

  • Walliser, O. H. &Alberti, H. (1983): Flysch, olistromes and nappes in the Harz Mountains. - In: H. Martin & F. W. Eder (eds.) Intracontinental Fold Belts. Springer Verlag, Berlin, 231–256.

    Google Scholar 

  • Weber, K. (1984): Variscan events: Early palaeozoic continental rift metamorphism and late Palaeozoic crustal shortening. - In: Hutton, D. & Sanderson, D. J. (eds.) Variscan tectonics of the North Atlantic region. Geol. Soc. London, Special Publ.,14, 3–22.

  • Wedepohl, K. H., Meyer, K. &Muecke, G. K. (1983): Chemical composition and genetic relations of metavolcanic rocks from the Rhenohercynian belts of northwest Germany. - In: H. Martin & F. W. Eder (eds.) Intracontinental Fold Belts. Springer Verlag, Berlin, 231–256.

    Google Scholar 

  • Whiteley, M. J. (1984): Shallow-water Dinantian sediments in south-west Cornwall. - Proc. Ussher Soc.,6, 137–141.

    Google Scholar 

Download references

Author information

Author notes

  1. P. A. Floyd & R. Shail

    Present address: Department of Geology, University of Keele, ST5 5BG, Staffordshire, UK

  2. B. E. Leveridge

    Present address: British Geological Survey, 30 Pennsylvania Road, EX4 6BX, Exeter, UK

  3. W. Franke & W. Dörr

    Present address: Institut für Geowissenschaften und Lithosphärenforschung, Justus-Liebig-Universität, D-6300, Giessen, FRG

Authors and Affiliations

    Authors
    1. P. A. Floyd
      View author publications

      You can also search for this author in PubMed Google Scholar

    2. B. E. Leveridge
      View author publications

      You can also search for this author in PubMed Google Scholar

    3. W. Franke
      View author publications

      You can also search for this author in PubMed Google Scholar

    4. R. Shail
      View author publications

      You can also search for this author in PubMed Google Scholar

    5. W. Dörr
      View author publications

      You can also search for this author in PubMed Google Scholar

    Rights and permissions

    Reprints and permissions

    About this article

    Cite this article

    Floyd, P.A., Leveridge, B.E., Franke, W. et al. Provenance and depositional environment of Rhenohercynian synorogenic greywackes from the Giessen Nappe, Germany. Geol Rundsch 79, 611–626 (1990). https://doi.org/10.1007/BF01879205

    Download citation

    • Received:

    • Accepted:

    • Issue Date:

    • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01879205

    Keywords

    Search

    Navigation