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Geologische Abhandlungen Hessen Band 98 Vulkanismus im Devon des Rhenoherzynikums Fazielle und paHiogeographische Entwicklung vulkanisch gepragter mariner Becken am Beispiel des Lahn-Dill-Gebietes HEINZ-DIETER NESBOR, WERNER BUGGISCH, HEINER FLICK, MANFRED HORN und HANS-JOACHIM LIpPERT Faziesabhangige Ablagerungsprozesse devonischer Vulkaniklastite im Schalstein-Hauptsattel (mittlere Lahn-Mulde) Herausgabe und Vertrieb Hessisches Landesamt fur Bodenforschung, Leberberg 9, 65193 Wiesbaden

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Geologische Abhandlungen Hessen

Band 98

Vulkanismus im Devon des Rhenoherzynikums

Fazielle und paHiogeographische Entwicklungvulkanisch gepragter mariner Beckenam Beispiel des Lahn-Dill-Gebietes

HEINZ-DIETER NESBOR, WERNER BUGGISCH, HEINER FLICK, MANFRED HORN

und HANS-JOACHIM LIpPERT

Faziesabhangige Ablagerungsprozesse devonischer Vulkaniklastiteim Schalstein-Hauptsattel (mittlere Lahn-Mulde)

Herausgabe und Vertrieb

Hessisches Landesamt fur Bodenforschung, Leberberg 9, 65193 Wiesbaden

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Fazielle und paHiogeographische Entwicklungvulkanisch gepriigter mariner Beckenam Beispiel des Lahn-Dill-Gebietes

HEINZ-DIETER NESBOR, WERNER BUGGISCH, HEINER FLICK, MANFRED HORN

und HANS-JOACHIM LIPPERT'

Kurz fas sun g: Das Lahn-Dill-Gebiet im SE des Rheinischen Schiefergebirges zahlt zu den Senkungs-strukturen, die sich im jUngeren PaHiozoikum auf dem ausgedUnnten externen Schelf im SUden des OldRed-Kontinentes entwickelten. Der infolge der Dehnungstektonik einsetzende bimodale Vulkanismus ver-teilte sich auf mehrere Phasen, yon denen die bedeutendste yom Oberen Mitteldevon bis ins tiefe Oberde-yon reichte (Givet/Adorf-Phase). Basaltische Magmen bauten im Laufe dieses Zeitraumes machtige sub-marine Vulkankomplexe auf, die lokal die MeeresoberfHiche Uberragten. Hinzu kamen Vulkaninseln auskieselsaurereichen Gesteinen. Wahrend im submarinen Bereich die basaltischen Schmelzen meist effusivals Decken- und Pillowlaven gefordert wurden, aus denen durch unterschiedliche Fragmentierungspro-zesse grol3e Mengen vulkaniklastischen Materials entstanden, fanden auf den Vulkaninseln explosiveEruptionen statt. Diese sind in subaerischen Surge-Ablagerungen und submarinen primaren pyroklasti-schen Schuttstromablagerungen dokumentiert. Langere Unterbrechungen der vulkanischen AktivitatenfUhrten zur Erosion exponierter Teile der Vulkankomplexe und an gUnstigen Stellen zur Entwicklung yonRiffen auf dem vulkanischen Detritus. Die unmittelbar nach der Ablagerung der vulkanischen Abfolgeneinsetzenden diagenetischen Alterationsprozesse hatte eine unterschiedlich starke Umkristallisation derGesteine zur Folge. Hiermit waren umfangreiche Stoffverschiebungen verbunden, die zur Entstehung derRoteisensteinvererzungen yom Lahn-Dill-Typ fUhrten.

In der Verteilung der verschiedenen vulkanogenen Gesteine ist eine charakteristische Faziesentwicklungerkennbar, die eine Unterscheidung mehrerer, z.T. sich Uberschneidender Vulkankomplexe zulal3t. Diesesermoglicht palaogeographische Rekonstruktionen fUr Teilbereiche des Lahn-Dill-Gebietes, die als ModellfUr vergleichbare, vulkanisch gepragte marine Becken innerhalb des Variszikums herangezogen werdenkonnen.

A b s t r act: The Lahn-Dill region being part of the Rhenish Mountains belonged to the outer shelfarea at the south of the Old Red continent which exemplified crustal thinning during upper Palaeozoictimes. Extensional tectonics were accompanied by several episodes of bimodal volcanism. The mostimportant one was the Givetian/Adorfian phase when basaltic melts built up big submarine volcanic edifi-ces. Locally they rose above the sea level or were topped by felsic volcanic islands. In the submarine envi-ronment the basaltic magmas produced mainly sheet flows and pillow lavas from which huge amounts

, Dr. H. D. NESBOR, Dr. M. Horn und Prof. Dr. H. J. LIPPERT, Hessisches Landesamt fUr Boden-forschung, Leberberg 9,65193 Wiesbaden. Prof. Dr. W. BUGGISCH,Institut fUr Geologie, Schlol3garten 5,91054 Erlangen. Prof. Dr. H. FLICK, Geologisch-Palaontologisches Institut der Universitat, 1m Neuen-heimer Feld 234, 69120 Heidelberg.

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of volcaniclastic material were produced by several kinds of fragmentation. Explosive eruptions are docu-mented from the volcanic islands by subaerial surge and submarine primary pyroclastic debris flow depo-sits. Longer breaks in volcanic activity gave rise to the erosion of exposed parts of the volcanic edificesand at favorable sites to the development of reef limestones on volcanic detritus. Alteration processes star-ting after deposition led to recrystallisation of the rocks combined with a shift in chemistry producingthe Lahn-Dill iron ore deposits.

A characteristic facies development is recognizable in the distribution of the different volcanic rocksallowing several partly overlapping volcanic edifices to be discerned. This enables the palaeogeographicreconstruction of parts of the Lahn-Dill area serving as a model for comparable marine basins with avolcanic imprint in the Variscides.

I. Einleitung 52. Geologische Situation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53. Nomenklatur und Klassifikation der Vulkanite. . . ... . . .. . . . . .... . . . . . ..... . . . . .. . . . .. 74. Methodik....................................................................... 125. Petrographie der Vulkanite........................................................ 13

5.1 Deckenlaven.................................................................. 135.2 Pillowlaven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.3 Gange und Lagergange........................................................ 185.4 Endogene Dome. .. . .. . .. . .. . .. . .. ... . .. .. .. . ... .. . .. . . .. .... . ... . .. . ... .. .. .. 185.5 Metabasaltische Vulkaniklastite................................................. 185.6 Metatrachytische Vulkaniklastite................................................ 215.7 Subvulkanische Intrusiva. . .. . .. . .. 22

6. Geochemie der Vulkanite. . .. . .. .. .. . .. . 246.1 Diagenetische Alteration....................................................... 246.2 Magmentyp.................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

7. Magmatische und sedimentologische Prozesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347.1 Eruption und Fragmentierung.... . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . ... . . . .. . . . ... . . . . . .. . . 347.2 Transport und Sedimentation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

8. Faziesmodell der submarinen Vulkankomplexe....................................... 448.1 Zentralfazies 448.2 Proximalfazies _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458.3 Distalfazies 46

9. Karbonate....................................................................... 479.1 Autochthone und parautochthone Riffkalke. . .. .. .. . . .. . . . . 479.2 Allochthone Riffkalke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479.3 Detritische Kalke 489.4. Altersstellung 48

10. Palaogeographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4811. Folgerungen und Diskussion. . .. . .. .... . ..... .. . . . . . ... . .. .... .... . . .. . . .... . . . . . . . 5212. Schriftenverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62