Anchimetamorphose im Anis und Ladin (Trias) der Nördlichen Kalkalpen zwischen Arlberg und Kaisergebirge — ihre Verbreitung und deren baugeschichtliche Bedeutung
ZusammenfassungIm Anis/Ladin der Nördlichen Kalkalpen wurde zwischen Arlberg und Kaisergebirge aus ca. 50 sehr detailliert aufgenommenen Profilen von über 2500 Proben der in Ameisensäure unlösliche (Silikat-)Rückstand mineralogisch untersucht. Die in der Fraktion kleiner 2 μ enthaltenen Schichtsilikate bestehen weitgehend, einheitlich und vorwiegend aus dioktaedrischen Illiten, deren kristalliner Ordnungsgrad („Illit-Kristallinität“) als wichtigstes Untersuchungsergebnis in zweierlei Hinsicht zunehmende Tendenz enthüllt:1.Der südliche Teil der Lechtal-Decke ist im gesamten Untersuchungsbereich ausgezeichnet durch eine Zunahme der innerkristallinen Ordnung der Illit-Minerale vom stratigraphisch Hangenden zum stratigraphisch Liegenden der untersuchten Profile, ohne Rücksicht auf deren heutige Orientierung. Dieser Effekt muß daher bereits vor der Faltung bewirkt worden sein.2.Im gesamten Arbeitsgebiet zeigt sich eine generelle Zunahme des Ordnungsgrades von Norden nach Süden, unabhängig von allen jetzt vorhandenen tektonischen Strukturen (Faltenbau und kalkalpine Teildecken). Dieser Effekt muß also jünger sein als deren Ausbildung. Hierbei wird ein breiter Saum „anchimetamorpher“ Beeinflussung innerhalb des Südteiles der Nördlichen Kalkalpen erkennbar, der im Bereich der Mieminger Berge und des Wettersteingebirges außerdem noch weit nach Norden (etwa bis Garmisch-Partenkirchen) ausbiegt.
Diese Effekte können auf keinen Fall einfach auf sedimentär-detritische Verteilungen zurückgeführt werden, weil sich sowohl die Verteilung der Illit-Kristallinität innerhalb der vorhandenen tektonischen Strukturen diskordant zur Lage der ehemaligen Ablagerungsbereiche verhält, als auch allgemein sedimentologische Gründe (Paläorelief, Verteilung von Becken- und Schwellenregionen, dabei aber weiterhin einheitliche Zufuhr nach der Mineralart) dagegen sprechen. Auch die (ehemalige oder heutige) Auflagerungsmächtigkeit kann nicht die Ursache sein, denn die Untersuchungsergebnisse an übereinander folgenden Profilreihen aus der mächtigen Aufschlußhöhe der Trias-Abfolge am Südrand des Karwendelgebirges sowie in der mehr als 6400 m mächtigen Sedimentabfolge der übertiefen Bohrung Vorderriß 1 zeigen hierzu keine Anzeichen.Die geschilderten Effekte müssen vielmehr auf sehr niedrig gradige metamorphe („anchimetamorphe“) Beeinflussung zurückgeführt werden, die durch diese Untersuchungen auch im Kalkalpin aufgefunden wurde. Synthese-Versuche des Autors erweisen, daß hierbei die Temperatur-Zunahme einen sehr viel stärkeren Einfluß ausübt als die Zunahme des Druckes.Auch ein behutsamer Versuch, diese beiden neu aufgefundenen Temperatur-Beeinflussungen kalkalpiner Gesteine in die Entwicklungsgeschichte der Nördlichen Kalkalpen und des alpinen Orogens einzuordnen, führt jedenfalls für den älteren Effekt zur Vorstellung „transportierter Metamorphose“, vielleicht auch für den jüngeren. Diese Vorstellung wird für den älteren durch die Ergebnisse der bisher vorliegenden K/Ar-Altersbestimmungen an gut geordneten Illiten aus der Schwazer Trias mit Schließungsaltern um 110 bis 120 Mio. J. unterstützt. Der Zeitpunkt dieser Temperatur-Erhöhung kann demnach mit der (beginnenden?) Subduktion des Penninikums unter das Austroalpin in Beziehung gebracht werden, lange ehe die austroalpinen Decken ihre heutige Position in den Nördlichen Kalkalpen erreicht hatten.AbstractAnisian to Ladinian sedimentary rocks of the Northern Calcareous Alps from the area between the Arlberg pass and the Kaisergebirge mountains have been sampled (more than 2500 samples) in about 50 stratigraphic profiles, recorded in great detail. The (silicate) mineral residue, fraction below 2 micron, resulting from solution in formic acid, has been investigated mineralogically. Its sheet silicate content proved to be markedly homogeneous, containing mainly di-octahedral illite minerals, their crystallinity as most prominent result found to increase in a twofold way:1.The (Upper Austro-Alpine) Lechtal-Nappe is in its southern part characterized by increasing illite crystallinity from hanging to basal strata within the Ladinian to Anisian stratigraphic column. The source of this effect is found to be older than folding was.2.The whole area of sedimentary rocks investigated here presents an increase in illite crystallinity data from north to south (i. e. towards the Central Alpine metamorphic units), irrespective of the presently existing tectonic structures (folding or nappe units within the Upper Austro-Alpine of the Northern Calcareous Alps). Hence the source of this effect must be younger than these events were. With this also a broad margin of “anchimetamorphic” influence has been detected within the southern part of the Northern Calcareous Alps, in the area of the Mieminger and Wetterstein mountains showing even a strong extension towards the north (reaching the location of Garmisch-Partenkirchen).These effects can by no means be attributed simply to sedimentary mineral distribution. Contradictionary to such an interpretation are the non-conformity of the illite crystallinity distribution within the existing tectonic setting to the original sedimentary position as well as general sedimentary data (paleo-morphology within the sedimentation area compared to homogeneous mineral distribution). Also (former or recent) sedimentary overburden cannot be quoted for as explanation, with no indication for this influence found so far in the stratigraphie profiles investigated at the thick Triassic sedimentary rock sequence in the steep descent of the Southern Karwendel mountains as well as in more than 6400 m of sedimentary rock sequence investigated in the ultradeep exploration borehole Vorderriß 1.The effects described here are attributed to very low grade metamorphic (“anchimetamorphic”) influences detected by these investigations within the Northern Calcareous Alps. A much higher influence due to increase in temperature compared to increase of pressure is indicated by experimental work done by the author.Even with a cautious attempt to incorporate these newly found temperature effects on Triassic sedimentary rocks into the geologic development of the Northern Calcareous Alps and the Alpine Orogeny, at least for the older effect the conception of “transported” metamorphism is implied, perhaps also for the younger one.This idea is furthermore supported by K/Ar — age determinations of well ordered illite minerals gained from the Schwaz Triassic occurrence, yielding data of about 110–120 mio. y. This age for the older temperature effect can be explained in terms of (starting?) subduction of Penninic units below Austro-Alpine units, long before Austro-Alpine nappes reached their present position within the Northern Calcareous Alps.RésuméDans l'Anisien-Ladinien des Alpes calcaires septentrionales, entre l'Arlberg et la chaîne du Kaisergebirge, plus de 2500 échantillons provenant de quelque 50 profils levés avec grand détail, ont fait l'objet d'une recherche quant à leur résidu (silicaté) insoluble dans l'acide formique. Les silicates en feuillets provenant de la fraction inférieure à 2 μ contiennent principalement de l'illite dioctaédrique, dont le degré cristallin (« Illit-Kristallinität ») révèle, comme résultat le plus important, une tendance croissante à un double point de vue:1)la partie méridionale de la nappe de la Lechtal est caractérisée, à l'échelle de l'ensemble du domaine investigué, par une augmentation de l'ordre de cristallinité interne de l'illite à partir du toit stratigraphique vers le mur stratigraphique du profil investigué, sans considération de son orientation actuelle. Cet effet doit donc s'être exercé avant le plissement.2)Dans tout le domaine investigué, il se montre une augmentation générale du degré d'ordre, du Nord au Sud, indépendemment de toutes les structures tectoniques actuellement présentes (structure du plissement et nappes partielles des Alpes calcaires). Cet effet doit aussi être plus récent que leur formation. On peut donc reconnaître, à l'intérieur de la partie méridionale des Alpes calcaires septentrionales, une large marge d'influence anchimétamorphique, qui s'évase largement vers le Nord (jusqu'à environ Garmisch-Partenkirchen) dans la région du Mont Mieming et de la Wettersteingebirge.
Ces effets ne peuvent en aucun cas être simplement rapportés à la fraction sédimentaire détritique, tant parce que la répartition de la cristallinité de l'illite à l'intérieur des structures tectoniques présentes est discordantes par rapport à la disposition de l'ancien domaine de sédimentation, qu'en raison de la sédimentologie générale (Paléorelief, disposition des seuils et bassins, et donc apport uniforme suivant la nature minérale) qui toutes deux vont à rencontre. La puissance des dépôts ne peut non plus être mise en cause, car ni les résultats des recherches portant sur des séries de profils se succédant dans la série triasique à la bordure sud de la Karwendelgebirge, bien exposée sur une grande hauteur, ni dans la série sédimentaire, de plus de 6400 mètres d'épaisseur, du sondage profond de Vorderriss, n'en apportent d'indices.Les effets décrits doivent être rapportés beaucoup plus à un métamorphisme de très faible degré (« anchimétamorphisme »), lesquels ont été également rencontrés par ces recherches dans l'Alpin calcaire. Les essais par synthèse de l'auteur montrent que l'augmentation de température exerce une influence bien plus forte que l'augmentation de la pression. De même un essai prudent d'intégrer ces deux nouvelles influences de la température des roches calcalpines dans l'histoire du développement des Alpes calcaires septentrionales et de l'Orogène alpin, conduit en tout cas, pour l'effet ancien, à proposer un « métamorphisme transporté», peut-être aussi, pour le plus récent. Cette proposition fut étayée, en ce qui concerne l'ancien effet, par les résultats des déterminations d'âge K/Ar, existant jusqu'à présent, effectuées sur des illites en bon ordre, du Trias