Filling of the Late Palaeozoic continental basins in the Bohemian Massif as a record of their palaeogeographical development

The palaeogeographic and tectonic development of the continental Late Palaeozoic of the Bohemian Massif is presented.The analysis of the tectonic evolution, the determination of character and distribution of lithofacies facilitated the reconstruction of the sedimentary areas and the assignment of the principal models of sedimentary basins. The following basins have been distinguished: 1. basins which came into existence in depressions of the megafold structures of the basement, 2. in tectonically predisposed trenches, 3. as a combination of the two mentioned types. The origin and filling of the basins occurred consecutively as a consequence of movements during the individual phases of the Variscan orogeny. The character of some sediments presently assumed to be of Westphalian age provides evidence of the existence of clastic deposits representing uppermost part of the period of the hitherto presumed hiatus before the Westphalian.The filling of the basins displays a cyclic character. Diastrophic movements, which were connected with the final evolution of the Variscan orogeny, are the principal cause of the origin of the main sedimentary cycles. These cycles are approximately synchronous in all basins. The most important tectonic movements occurred during the Namurian C, at the Westphalian C/D boundary, during the Cantabrian and the Stephanian A, at the Stephanian B/C boundary, and at the Saxonian and Thuringian boundary. The extensive alluvial plains with swamps and lakes originated at the end of the cycles which came into existence under more humid climate; sediments of alluvial fans, alluvial plains, playas and pediplain are the most frequent facies.The conception of the periodical oscillating of climate through the Late Palaeozoic and of its gradual change from a humid into an arid type is evidenced especially by the vertical distribution of caustobioliths, colour of sediments, mineralogical composition of aleurites and pelites, chemical composition of concretions, textural and mineralogical maturity of deposits etc.; humid climate prevailed during the Namurian, the Westphalian, and partly the Stephanian, than changed through a semi-arid type during the upper part of the Stephanian and during the Autunian, into an arid type which prevailed during the Saxonian and Thuringian.According to the rate of sedimentation a greater mobility of the Sudetic block when compared with the Assynthian block is presumed. There is also evidence that the present basinal fillings are more complete as far as lower Permian sediments are concerned than those sediments which originated during the Upper Carboniferous, when more intense denudation processes occurred.Volcanic activity had also a cyclical development with a top in the course of the Westphalian B-C and the Autunian. Volcanic activity culminated during the Autunian, but it finished during that period as well. The cyclicity is manifested by alternation of basic to intermediate (melaphyre) and acid (palaeorhyolite) volcanics. While the melaphyre volcanism is mostly characterised by repeated effusions, the acid volcanism is largely represented by pyroclastics. The centres of volcanic activity were located in zones of an intense tectogenesis.

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Zusammenfassung Die paläogeographische und tektonische Entwicklung des kontinentalen Jungpaläozoikums in der Böhmischen Masse wird beschrieben.Die Analyse der tektonischen Entwicklung, die Erkenntnis der Lithofazies und ihrer Flächenverbreitung ermöglichen die Rekonstruktion der Sedimentationsräume und die Erstellung der grundlegenden Modelle der Becken. Die folgenden Becken wurden unterschieden: 1. solche in Mega-Faltenstrukturen des Grundgebirges, 2. in tektonischen Gräben, welche vor der Sedimentation entstanden sind, und 3. Becken, welche eine Kombination der beiden erwähnten Typen sind. Die Anlage der einzelnen Becken und der Beginn der Sedimentation verliefen als Folge der Bewegungen während der einzelnen Phasen der variszischen Orogenese stufenweise. Aufgrund des Charakters einiger bisher ins Westphal eingestuften Basissedimente der Oberkarbons wird die Auffassung vertreten, daß diese klastischen Ablagerungen zum Teil dem Zeitraum angehören, der bisher der Sedimentationslücke vor dem Westphal zugeordnet wurde.Die Füllung der Sedimentationsbecken verlief zyklisch. Die diastrophischen Bewegungen, welche in Verbindung mit der finalen Entwicklung der variszischen Orogenese standen, sind als der Hauptgrund für die Entstehung der grundlegenden Sedimentationszyklen zu betrachten. Die hauptsächlichen sedimentären Zyklen sind in allen Becken der Böhmischen Masse ungefähr synchron. Die bedeutendsten tektonischen Bewegungen fanden während des Namurs C, an der Grenze zwischen Westphal C und D, während des Kantabriens und Stephans A, an der Grenze zwischen Stephan B und C, und zwischen Autun und Saxon und an der Grenze Saxon/Thuring statt. Am Ende der Zyklen, die während stärker humidem Klima entstanden sind, bestanden ausgedehnte Talfluren mit Torfmooren und Seen. In den permischen Zyklen, die während des ariden Klimas entstanden, sind die häufigsten Fazien die Ablagerungen der alluvialen Kegel, alluvialer Flächen, Playas und Pediplains.Die Ansicht über periodische Schwankungen des Klimas im Jungpaläozoikum und über seinen allmählichen Übergang von humid zu arid (aus humidem Klima während des Namurs, Westphals und teilweise Stephans, über semi-arides während des Teils des Stephans, und während des Autuns, zu dem ariden Klima während des Saxons und Thurings), ist besonders durch die vertikale Verteilung der Kaustobiolithe, Verfärbung der Sedimente, mineralogische Zusammensetzung der Aleurite und Pelite, chemische Zusammensetzung der Konkretionen, und durch die mineralogische und texturelle Reife der Sedimente bewiesen.Aus der Geschwindigkeit der Sedimentation ergibt sich eine größere Mobilität der sudetischen Scholle als des Assynthischen Blocks. Es ist nachgewiesen, daß die heutige Ausfüllung der Becken mit unterpermischen Ablagerungen vollständiger ist als mit oberkarbonischen Sedimenten, da im oberen Karbon intensivere Denudation herrschte.Die vulkanische Tätigkeit verlief auch in Zyklen und gipfelte zur Zeit des Westphals B und C und während des Autuns. Im Autun kulminierte die vulkanische Tätigkeit, aber sie endete auch im Autun. Die zyklische Aktivität drückte sich auch in der Wechsellagerung von Melaphyren (basische bis intermediäre Vulkanite) und Paläorhyoliten (sauere Vulkanite) aus. Während der basische Vulkanismus hauptsächlich durch wiederholte Effusionen charakterisiert ist, wird der sauere Vulkanismus überwiegend durch pyroklastische Ablagerungen repräsentiert. Die vulkanischen Zentren konzentrieren sich in den Zonen intensiver Tektogenese.

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Résumé Remplissage des bassins continentaux du Paléozoique supérieur dans le Massif de Bohême comme témoin de leur développement paléographique.Le présent article décrit le développement paléogéographique et tectonique du Paléozoique continental supérieur dans le Massif de Bohême.L'analyse du développement tectonique, l'étude des lithofaciès et de leur distribution superficielle ont facilité la reconstruction des aires de sédimentation et la détermination des modèles fondamentaux des bassins. Distinction est faite entre les bassins qui se sont formés 1. dans les structures de mégaplis du socle, 2. dans les fossés tectoniques, et 3. par combinaison des deux types. La position des bassins et le commencement de leur remplissage furent la conséquence graduelle des mouvements intervenus au cours de chacune des phases de l'orogenèse varisque. Se basant sur les caractères de quelques sédiments du Westphalien, l'auteur croit que les sédiments clastiques existaient déjà pendant la période lieé à la lacune sédimentaire avant le Carbonifère supérieur; certains sédiments de la base du remplissage Carbonifère supérieur ont été formés par rédeposition de ces roches celastiques.Le remplissage des bassins était cyclique La cause principale de l'origine des cycles sédimentaires fondamentaux furent les mouvements diastrophiques, qui étaient en relation avec le développement final de l'orogenèse varisque. Les cycles sédimentaires principaux sont à peu près synchrones dans tous les bassins. Les mouvements tectoniques les plus importants avaient lieu pendant le Namurien C, à la limite entre le Westphalien C et D, pendant le Cantabrien et le Stéphanien A, à la limite entre le Stéphanien B et C, entre l'Autunien et le Saxonien, et à sa limite avec le Thuringien. A la fin des cycles qui ont pris naissance pendant des climats plus humides, il existait de vastes plaines fluviales inondées avec tourbières et lacs. Au cours des cycles permiens qui se sont formés sous un climat aride, les cônes de déjection, les dépôts de plaines alluviales, playas et pédiplaines sont ici les faciès les plus fréquents.Les fluctuations périodiques du climat au cours du Paléozoique supérieur et son changement graduel d'humide en aride (d'humide pendant le Namurien, Westphalien et partiellement Stéphanien, passant au semi-aride dans une partie du Stéphanien et pendant l'Autunien, et finalement aride pendant le Saxonien et Thuringien) sont prouvées avant tout par la répartition verticale des caustobiolites, la couleur des sédiments, la composition minéralogique des aleurites et pélites, le chimisme des concrétions et la maturité minéralogique et structurale des sédiments.De la vitesse de sédimentation, on peut déduire une mobilité du bloc sudétique plus importante que celle du bloc assyntien. En plus, il a été prouvé que le remplissage du présent bassin est plus complet au cours du Permien inférieur que pendant le Carbonifère supérieur, ou la dénudation était plus intense.L'activité volcanique fut aussi cyclique et culmina au Westphalien B et C et pendant l'Autunien. Dans l'Autunien, l'activité volcanique atteignit sa plus grande intensité, mais y prit aussi fin. La cyclicité se manifestait par l'altération des mélaphyres (volcanites basiques et intermédiaires) et paléorhyolites (volcanites acides). Tandis que le volcanisme basique fut avant tout caractérisé par des effusions répétées, le volcanisme acide fut représenté avant tout par des roches pyroclastiques. Les centres volcaniques étaient concentrés dans les zones de tectogenèse intense.

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The Precambrian tectogenesis in the Bohemian Massif

The Cadomian and Variscan tectogeneses are two distinctive and easily distinguished cycles of a long-term geological process leading to the almost complete crustal consolidation of the Bohemian Massif. The internal parts of the massif are those of the main development of the Upper Proterozoic geosyncline and the intensive Cadomian metamorphism and plutonism.The Precambrian of the Bohemian Massif is divided into two principal regional chronostratigraphic units: the Moldanubian and the Brioverian; the age of the boundary between them is estimated at about 1000 Ma B. P. The Brioverian is subdivided into three units: the Lower, Middle and Upper. The Moldanubian is provisionally subdivided into two units: the Lower and the Upper.The maximum of the metamorphic activity of the Cadomian cycle falls approximately within the sedimentation interval of the Middle Brioverian, and that of the Variscan cycle in the Devonian. Compared with the Cadomian regional metamorphism which attained mostly amphibolite to granulite facies, the Variscan metamorphism generally did not exceed greenschist facies.The origin of the granitoid rocks of the massif is closely associated with the metamorphic processes of the two above-mentioned cycles. Cadomian granitoids are represented mostly by rocks of granodiorite-tonalite and durbachite types whereas the Variscan intrusives are dominated by rocks of granitic composition.

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Zusammenfassung Die assyntische und variszische Orogenese sind die wesentlichen strukturprägenden Ereignisse im Böhmischen Massiv. Die internen Teile des Massives sind aus der jung-proterozoischen Geosynklinale hervorgegangen und während der assyntischen Gebirgsbildung metamorphisiert und von Magmatiten durchdrungen worden. Das Präkambrium des Böhmischen Massives ist in zwei chronostratigraphische Einheiten zu gliedern: das Moldanubium und das Brioverian. Die Grenze liegt etwa bei 1000 Mill. Jahren. Das Brioverian läßt sich in drei Einheiten gliedern und das Moldanubium in zwei Einheiten.Das Maximum der metamorphen Überprägung während der assyntischen Orogenese fällt in die Sedimentationslücke im mittleren Brioverian; im variszischen Zyklus erfolgt die Metamorphose im Devon. Die assyntische Metamorphose erreicht Amphibolit- bis Granulitfazies, die variszische geht nicht über eine Grünschieferfazies hinaus.Die magmatischen Gesteine sind eng mit den beiden Orogenesen verbunden. Die assnytischen Magmatite sind vorwiegend Granodiorit-Tonalite und Durbachite, während die variszischen Magmatite aus Graniten bestehen.

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Résumé Les tectogenèses cadomienne et varisque sont deux cycles différents, bien discernables, d'un processus géologique de longue durée, qui a conduit à la cosolidation presque complète du Massif de Bohème. La partie interne du Massif est celle du développement principal du géosynclinal protérozoïque supérieur et du métamorphisme et du plutonisme cadomiens.Le Précambrien du Massif de Bohème se divise en deux unités chronostratigraphiques régionales: le Moldanubien et le Briovérien. On estime l'âge de la limite entre elles à 1000 millions d'années environ. Le Briovérien est subdivisé en trois unités: inférieure, moyenne et supérieure. Le Moldanubien est divisé provisoirement en deux unités: inférieure et supérieure.La culmination de l'activité métamorphique du cycle cadomien tombe à peu près dans l'intervalle de sédimentation du Briovérien moyen, celle du cycle varisque dans le Dévonien. Comparé avec le métamorphisme régional cadomien qui le plus souvent a atteint le faciès amphibolite, le métamorphisme varisque, en général, n'a pas dépassé le faciès schistes verts.L'origine des roches granitoïdes du Massif et associée avec les processus métamorphiques des deux sus-dits cycles. Les granitoïdes cadomiens sont représentés pour la plupart par des roches du type des granodiorites-tonalites et durbachites, tandis que parmi les roches intrusives varisques prédominent des roches de composition granitique.

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Kinematics of crustal stacking and dispersion in the south-eastern Bohemian Massif

The south-eastern Bohemian Massif consolidated during the Late Variscan orogeny by the oblique collision of two continental crustal blocks after closure of an oceanic realm. One microcontinent comprises portions which are now distributed among Moravian and Moldanubian units and which are characterized by Late Proterozoic tectonothermal events, especially by granitoid intrusions. The other microcontinent includes the Gföhl gneiss and granulites (Gföhl nappe) of probable Early Palaeozoic protolith ages. Both continental blocks are separated by an ophiolite-like assemblage, which is preserved in portions of the Raabs unit.Oblique crustal stacking is accompanied by north-eastward propagation of nappes in a dextral transpressive regime. Exhumation of previously thickened crust is achieved by equally oriented bulk extension but partitioned in distinct displacement paths. Coeval stacking and extension at different crustal levels is suggested.Correspondence to: H. Fritz     

Climate change in Central Europe and the sensitivity of the hard rock aquifer in the Bohemian Massif to decline of recharge: case study from the Bohemian Massif

Climate change in Central Europe is manifested by periods of drought during the summer months of years when there is a reduction in atmospheric precipitation and temporary accumulation of water in the form of snow during winter period. The shallow sub-surface aquifer in crystalline rocks is very vulnerable to this decline in rainfall. Monitoring and subsequent model simulations revealed that the groundwater level in recharge areas had been lowered by almost 10 m, but the study also showed that levels in discharge areas are significantly more stable. The transmissivity of hard rock aquifers evidently shows changes in both space and time. The temperature rise results in increasing values of evapotranspiration that is manifested by a gentle but long-lasting groundwater-level decline.     

Some late precambrian microfossils from the Bohemian Massif and their correlation

A brief account is given of the main biostratigraphical conclusions resulting from the micropalaeontological study of the Bohemian Upper Proterozoic. The relatively rich microfossil material presently known from the Barrandian area enables comparison to be made both with Middle and Upper Brioverian microfossils of the West European Brioverian complex and also with those from the Upper Riphean and Vendian platform sediments. A correlation between the relatively close geographical areas of Bohemia, Lusatia and Saxony on the basis of microorganisms is evident. Biocommunities from siliceous rocks display algal-mat assemblages. Their features are very similar to those of biogenic rocks reported from other regions, especially Australia and North America. In the Moldanubian Supergroup, the ?eský Krumlov Formation, in which graphitized phytoclasts with anatomical structures of primitive land plants have recently been found, was examined. The question of the age of this formation remains open and its study is still in progress. The correlation of the sedimentary complex of the East Sudeten (the presumably Proterozoic Záb?eh Formation) with the Palaeozoic assemblage is possible due to the finds of Chitinozoa. Remains of megascopic algae were recently found in this assemblage, along with chilinozoan chambers. This association is highly specialized and comprises new taxa of higher Thallophytes.     

Phosphorus in regionally metamorphosed skarns of the Bohemian Massif and its genetic meaning

Concentrations of phosphorus have been determined in 130 specimens o regionally metamorphosed skarn rocks, including their enclosing rocks Average P₂O₅-values found were 0.11% in the pyroxene skarns from the Core of the Bohemian Massif and 0.07% in those of the Kruné hory Mountains, which correspond to those commonly present in primary, i.e. contact metamorphic skarns, but are quite different from the high P₂O₅-values usually found in sedimentary iron ores. The P-contents of the rocks from the cores of the skarn bodies studied equal those determined in relic carbonate rocks, from which they probably originated, whereas the P-contents of the rocks from the outer parts of the skarn bodies correspond to those found in the enclosing rocks. The distribution of P in migmatites surrounding the skarn bodies suggests that P did not migrate during the regional metamorphism, so that the P-contents in the skarns may be considered as primary (premetamorphic). Thus, a study of P-percentages in regionally metamorphosed skarns may be useful in the investigation of skarn genesis.

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Zusammenfassung Die Phosphorgehalte von 130 Proben regionalmetamorpher Skarne, sowie ihrer Hüll- und Begleitgesteine wurden ermittelt. Der P-Durchschnittsgehalt der Pyroxenskarne beträgt im Kern der Böhmischen Masse 0,11%, im Erzgebirge 0,07%. Diese Gehalte entsprechen denjenigen kontaktmetamorpher Skarne, sind aber von den großen gewöhnlich in sedimentogenen Eisenerzen vorkommenden P-Gehalten verschieden. Die Phosphor-Gehalte der Skarngesteine aus den Kernpartien der Skarnkörper entsprechen denjenigen der reliktischen Carbonatgesteine, die die Skarne begleiten und auf deren Kosten sich die Pyroxenskarne wahrscheinlich entwickelt haben. Demgegenüber entsprechen die P-Gehalte der Gesteine aus den äußeren Partien der Skarnkörper denen der Hüllgesteine. Die Verteilung des Phosphors zwischen Metatekt und Paläosom in Migmatiten, die die Skarnkörper umhüllen, zeigt, daß Phosphor während der Regionalmetamorphose kaum migrierte. Seine Gehalte in Gesteinen lassen sich also für primär, d.h. prämetamorph halten. Wie ersichtlich, können Kenntnisse über die P-Verteilung zur Lösung der Fragen der Skarngenese beitragen.

     

Separate or shared metamorphic histories of eclogites and surrounding rocks? An example from the Bohemian Massif

Eclogite boudins occur within an orthogneiss sheet enclosed in a Barrovian metapelite‐dominated volcano‐sedimentary sequence within the Velké Vrbno unit, NE Bohemian Massif. A metamorphic and lithological break defines the base of the eclogite‐bearing orthogneiss nappe, with a structurally lower sequence without eclogite exposed in a tectonic window. The typical assemblage of the structurally upper metapelites is garnet–staurolite–kyanite–biotite–plagioclase–muscovite–quartz–ilmenite ± rutile ± silli‐manite and prograde‐zoned garnet includes chloritoid–chlorite–paragonite–margarite, staurolite–chlorite–paragonite–margarite and kyanite–chlorite–rutile. In pseudosection modelling in the system Na₂O–CaO–K₂O–FeO–MgO–Al₂O₃–SiO₂–H₂O (NCKFMASH) using THERMOCALC, the prograde path crosses the discontinuous reaction chloritoid + margarite = chlorite + garnet + staurolite + paragonite (with muscovite + quartz + H₂O) at 9.5 kbar and 570 °C and the metamorphic peak is reached at 11 kbar and 640 °C. Decompression through about 7 kbar is indicated by sillimanite and biotite growing at the expense of garnet. In the tectonic window, the structurally lower metapelites (garnet–staurolite–biotite–muscovite–quartz ± plagioclase ± sillimanite ± kyanite) and amphibolites (garnet–amphibole–plagioclase ± epidote) indicate a metamorphic peak of 10 kbar at 620 °C and 11 kbar and 610–660 °C, respectively, that is consistent with the other metapelites. The eclogites are composed of garnet, omphacite relicts (jadeite = 33%) within plagioclase–clinopyroxene symplectites, epidote and late amphibole–plagioclase domains. Garnet commonly includes rutile–quartz–epidote ± clinopyroxene (jadeite = 43%) ± magnetite ± amphibole and its growth zoning is compatible in the pseudosection with burial under H₂O‐undersaturated conditions to 18 kbar and 680 °C. Plagioclase + amphibole replaces garnet within foliated boudin margins and results in the assemblage epidote–amphibole–plagioclase indicating that decompression occurred under decreasing temperature into garnet‐free epidote–amphibolite facies conditions. The prograde path of eclogites and metapelites up to the metamorphic peak cannot be shared, being along different geothermal gradients, of about 11 and 17 °C km^?1, respectively, to metamorphic pressure peaks that are 6–7 kbar apart. The eclogite–orthogneiss sheet docked with metapelites at about 11 kbar and 650 °C, and from this depth the exhumation of the pile is shared.     

Late orogenic extension in the Bohemian Massif: petrostructural evidence in the Hlinsko region

Abstract

The tectonic contact between low-grade metase-dimentary series and high-grade rocks in the Hlinsko region (Bohemian Massif) is commonly interpreted as a thrust of the Barrandian sediments over the upper Moldanubian nappe.

The sediments occur in an E-facing synform that contains a tonalitic laccolith on its eastern boundary with the Moldanubian, and is truncated by a granodiorite pluton to the west. The synform represents a late deformational folding event related to the granodiorite intrusion. NW-oriented normal shear in the tonalite is indicated by S-C microstructures. Kinematic criteria associated with the major foliation and lineation development in the metasediments also indicate a north-westward, normal shear. In addition, Moldanubian gneiss display late shear bands due to north-westward, normal shear. Consequently, the presumed thrust is a low-angle, normal shear zone.

Low-pressure type metamorphism (3 < P < 4 x 10² MPa) coeval with the major deformational phase in pelites of the Hlinsko synform is attributed to both the tonalite aureole and the extensive HT metamorphism (under P > 6 x 10² MPa) that has affected the underlying Moldanubian.

The possibly polyphase normal fault is consistent with the meta-morphic pressure jump between the metasediments and the Moldanubian.

We suggest that the tonalite intruded syntectonically within the normal ductile shear zone active during waning stages of the Variscan orogeny.     

The reactivation of the ancient structure and corresponding changes in the Earth's crust. An example of the Bohemian Massif

The geological reconstructions suggest that prior to the Upper-Proterozoic sedimentation the Bohemian Massif was formed by a relatively uniform, stable crust with highgrade metamorphites near the surface. This ancient Moldanubian Formation is thought to be 1000–1800 m. y. old. The lowest Earth's crust layer of the initial Moldanubian structure is inferred to be composed by partially hydrated ultramafics.Three principal units showing different development of the initial structure are briefly discussed. The Moldanubicum represents a rigid block. The old Moldanubian sequence was transformed mainly due to the Paleozoic periplutonic metamorphism. An Upper-Proterozoic graben-type collapse generated the Teplá-Barrandian and Labe basins. Attention is given to the possible causes, mechanism and consequences of the longlasting geosynclinal subsidence. In Erzgebirge and Sudeten the initial Moldanubian structure was transformed in a combined way due to the geosynclinal development and Paleozoic metamorphism. Corresponding changes in the Earth's crust are discussed.

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Zusammenfassung Geologische Rekonstruktionen führen zur Ansicht, daß die Böhmische Masse in der Zeitperiode vor der oberproterozoischen Sedimentation aus verhältnismäßig gleichartiger, stabiler Erdkruste mit nahe der Erdoberfläche gelegenen, durch Tiefenmetamorphose umgewandelten Gesteinen bestand. Das Alter dieser »moldanubischen« Formation wird auf 1000 bis 1800 Mill. Jahre geschätzt. Der untere Teil der moldanubischen Ausgangskruste dürfte wahrscheinlich von partiell hydratisierten Ultramafiten aufgebaut worden sein.Im vorliegenden Aufsatz werden drei Gebiete besprochen, wo eine unterschiedliche Entwicklung des ursprünglichen Baues erfolgte. Das Moldanubikum bildet einen rigiden Block, worin der ursprüngliche Ausgangsbau vor allem durch die paläozoische periplutonische Metamorphose umgewandelt wurde. In dem Teplá-Barrandium- und dem Labe (Elbe)-Gebiet erfolgte im oberen Proterozoikum eine Grabeneinsenkung des alten Baues in die Tiefe. Im Text wird ein Modell von Ursachen, Mechanismus und Folgen der langfristigen geosynklinalen Subsidenz dieses Gebietes dargestellt. Im Erzgebirge und in den Sudeten wurde der moldanubische Ausgangsbau durch eine geosynklinale Entwicklung und die paläozoische Metamorphose umgewandelt. Die unterschiedliche Entwicklung führte zu Änderungen in der Zusammensetzung und Mächtigkeit der Erdkruste, die in erwähnten Einheiten durch seismische Charakteristik gekennzeichnet wird.

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Résumé Une reconstruction géologique montre que le Massif de Bohême était formé — avant la sédimentation du Protérozoique supérieur — par une écorce relativement stable et uniforme avec des métamorphites profondément transformée située près de la surface. L'âge de cette ancienne formation »Moldanubienne« est estimée à 1000–1800 millions d'années. La couche la plus profonde de la croûte originelle de la structure Moldanubienne initiale est considerée comme composée par des roches ultramafiques, hydratées en partie.L'auteur discute brièvement les trois unités principales d'ou découle un développement différent de la structure initiale. Le Moldanubien forme un bloc rigide dans lequel la structure initiale de départ a été transformée principalement par le métamorphisme paléozoïque périplutonique. Au Protérozoïque supérieur, un effondrement du type graben a créé les bassins Teplá-Barrandien et de Labe. Les causes possibles, le méchanisme et les conséquences de la subsidence géosynclinale de longue durée sont étudiées. Dans l'Erzgebirge et dans les Sudètes, la structure moldanubienne initiale a été transformée par le développement géosynclinal de même que par le métamorphisme paléozoïque. Les changements y correspondant dans l'écorce terrestre sont discutées.

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Adjusting stream-sediment geochemical maps in the Austrian Bohemian Massif by analysis of variance

The Austrian portion of the Bohemian Massif is a Precambrian terrane composed mostly of highly metamorphosed rocks intruded by a series of granitoids that are petrographically similar. Rocks are exposed poorly and the subtle variations in rock type are difficult to map in the field. A detailed geochemical survey of stream sediments in this region has been conducted and included as part of the Geochemischer Atlas der Republik Österreich,and the variations in stream sediment composition may help refine the geological interpretation. In an earlier study, multivariate analysis of variance (MANOVA) was applied to the stream-sediment data in order to minimize unwanted sampling variation and emphasize relationships between stream sediments and rock types in sample catchment areas. The estimated coefficients were used successfully to correct for the sampling effects throughout most of the region, but also introduced an overcorrection in some areas that seems to result from consistent but subtle differences in composition of specific rock types. By expanding the model to include an additional factor reflecting the presence of a major tectonic unit, the Rohrbach block, the overcorrection is removed. This iterative process simultaneously refines both the geochemical map by removing extraneous variation and the geological map by suggesting a more detailed classification of rock types.     

Zircon dating of North Bohemian granulites, Czech Republic: further evidence for the Lower Carboniferous high-pressure event in the Bohemian Massif

U-Pb zircon and rutile multigrain ages and ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb zircon evaporation ages are reported from high-pressure felsic and metapelitic granulites from northern Bohemia, Czech Republic. The granulites, in contrast to those from other occurrences in the Bohemian Massif, do not show evidence of successive HT/MPLP overprints. Multigrain size fractions of nearly spherical, multifaceted, metamorphic zircons from three samples are slightly discordant and yield a U-Pb Concordia intercept age of 348 ± 10 Ma, whereas single zircon evaporation of two samples resulted in ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb ages of 339 ± 1.5 and 339 ± 1.4 Ma, respectively. A rutile fraction from one sample has a U-Pb Concordia intercept age of 346 ± 14 Ma. All ages are identical, within error, and a mean age of 342 ± 5 Ma was adopted to reflect the peak of HP metamorphism. Because rutile has a lower closing temperature for the U-Pb isotopic system than zircon, the results and the P-T data imply rapid uplift and cooling after peak metamorphism. The above age is identical to ages for high-grade metamorphism reported from the southern Bohemian Massif and the Granulite Massif in Saxony. It can be speculated that all these granulites were part of the same lower crustal unit in early Carboniferous, being separated later due to crustal stacking and subsequent late Variscan orogenic collapse.     

Earthquake hazard of the northern parts of the Bohemian Massif and Western Carpathians

The new procedure of earthquake hazard evaluation developed by Kijko and Sellevoll is tested and applied for the border region of Czechoslovakia and Poland. The new method differs from the conventional approach. It incorporates the uncertainty of earthquake magnitudes, and accepts mixed data containing only large historical events and recent, complete catalogues. Seismic hazard has been calculated for nine regions determined in the border area. In the investigated area, data of historical catalogues are uncertain or, in many cases, the epicentral intensities are unknown. Thus, a number of assumptions have to be adopted in data preparation of catalogues since the year 1200. The calculated values of parameters b in the Gutenberg-Richter frequency-intensity relation as well as the return periods, seem to be reasonable and are generally confirmed by the results obtained from catalogues for the last 80–130 years.     

Fluid-rock interaction in the Mo-bearing Nebelstein greisen complex,Bohemian Massif (Austria)

Summary In the Nebelstein area, molybdenite-bearing greisens occur together with peraluminous leucogranites. In the compositional change of the granites to the greisens, there is an almost complete loss of Na, combined with a decrease in Ca, Mg, Sr, and Ti concentrations. The progressive alteration is reflected by lower homogenization temperatures and increasing salinity in aqueous fluid inclusions. The fluid regime prior to greisenization was water-dominated with low salt contents, while the early stage of the greisen development was characterized by a mixed fluid containing carbon dioxide and water. This was succeeded by a moderate saline aqueous fluid which caused the mineralization by exchange of metal ions for Na⁺(Ca²⁺, K⁺). A negative correlation between salt content in fluid inclusions and Na₂O concentrations in the bulk rocks supports this model. Mass balance calculations for this interaction yield a minimum fluid-rock ratio of approximately 2 : I. Greisenization took place at a minimum pressure of 180 MPa (1.8 kb) and in a temperature range between 200 and < 400 °C.

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Fluid-Gestein-Wechselwirkung in dem Molybdänit führenden Greisenkomplex Nebelstein, Böhmische Masse (Österreich)

Zusammenfassung Die Molybdänglanz führenden Greisengesteine des Nebelsteins sind an peraluminöse Granite gebunden. Bei der Alteration der Granite ist für den Übergang Biotitgranit zu Greisen eine weitestgehende Verarmung an Na zu beobachten, gleichzeitig nehmen auch die Gehalte an Ca, Mg, Sr und Ti ab. Die fortschreitende Greisenbildung dokumentiert sich in den wäßrigen Flüssigkeitseinschlüssen durch steigende Salinität bei sinkenden Homogenisierungstemperaturen. Die fluide Phase war vor der Greisenbildung H₂O dominiert und niedrig salinar. Der Beginn der Alterationsprozesse ist durch CO₂ und H₂O hältige Fluide gekennzeichnet. Danach folgt ein Anstieg der Salinität, der auf den Austausch von Metallchloridlösungen gegen Na⁺, K^- und Ca^2- zurückgeführt wird. Dies läßt sich durch eine negative Korrelation der Salinität in den Flüssigkeitseinschlüssen mit dem Na-Gehalt der Gesteine belegen. Daraus wurde die Volumsbeziehung der den Granit durchströmenden fluiden Phase relativ zum Gestein mit mindestens 2 : 1 abgeleitet. Die Mineralisation fand bei einem Minimaldruck von 1,8 kb in einem Temperaturbereich von 200 - < 400 °C statt.

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This paper was presented at the IGCP 291 Project Symposium Metamorphic Fluids and Mineral Deposits, ETH Zürich, March21–23,1991.     

Petrophysical investigations in the Southern Bohemian Massif (Austria): Data-acquisition, -organisation and-interpretation

Summary The petrophysical parameters Density (p), Susceptibility (SUS), as well as Natural Remanent Magnetisation (NRM) and Koenigsberger ratio (Q_n) were measured on approx. 2600 core samples (magmatic and a few metamorphic rocks) from the Southern Bohemian Massif. These and associated data have been organized into primary and subsidiary dBASE IV databases. The quantity and kind of information now available through the databases are described.40 sampled types of rocks have been statistically analysed and a detailed delimitation of different rocks as well as their varieties is attempted with the aid of various graphic software.The lowest susceptibility values (SUS < 0.1 × 10^–3 SI) were measured for the leucocratic Altenberg and Haibach granites, above it for the acid Eisgarn granite and for aplites. The only fine grained granite with a higher average (M = l.32 × 10^–3 SI) than the other granites is the Schlägl granite.Average values of NRM vary over a range of 10⁴ mA/m. The Altenberg and Haibach granites (fine-to medium-grained, two-mica leucogranites) are again (see SUS) in the group with the lowest values (< 1 mA/m). The average values of coarse-grained, older synorogenic granites (Finger andHöck, 1986), Weinsberg and Engerwitzdorf (medium-to coarse grained) granites, Schlieren granite and Rastenberg granodiorite are generally uniform (< 5 mA/m), with the exception of the stronger remanent magnetism of the Schlieren granite (25 mA/m).The Q_n, values of all investigated coarse grained granites are less than 0.25 (exception: Schlieren granite) whereas the fine-middle grained granites Peuerbach, Schaerding, Schrems and the fine grained granites in general all have Q_n > 1.The densities of all studied granite types vary only from 2600 kg/m³ to the upper limit of 2710 kg/m³ (average of rock types). Therefore consideration of only one petrophysical parameter does frequently not suffise for characterisation of a rock type. However, a combined study of NRM-SUS or p-SUS proved to be useful in many cases e.g. petrophysical distinction between Schrems granite and Mauthausen granite.

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Petrophysikalische Untersuchungen in der südlichen Böhmischen Masse (Österreich): Daten-Akquisition, -Organisation und -Interpretation

Zusammenfassung Die petrophysikalischen Parameter Dichte (p), Suszeptibilität (SUS), sowie Natürliche Remanente Magnetisierung (NRM) und Königsberger Faktor (Q_n) wurden an rund 2600 Bohrkernen (Magmatite und einige Metamorphite) aus der Böhmischen Masse ermittelt. Diese und damit im Zusammenhang stehende Daten wurden in einer dBASE IV Hauptdatenbank und gekoppelten Nebendatenbestanden organisiert. Es wird die Art von Information, die über die Datenbank nun zugänglich ist näher erläutert. 40 beprobte Gesteinstypen werden einer statistischen Analyse unterzogen und unter zu Hilfenahme diverser Graphiksoftware wird eine detailliertere Abgrenzung der einzelnen Gesteine und ihrer Varietaten versucht.Die geringsten Suszeptibilitätswerte (SUS < 0.1 × 10^–3 SI) wurden an Proben der leukokraten Altenberger und Haibacher Granite, darüber hinaus auch an Kernen des sauren Eisgarner Granits und der Aplite gemessen. Der einzige feinkörnige Granit mit einem überdurchschnittlichen Mittelwert (M = 1.32 × 10^–3 SI) im Vergleich zu anderen Graniten ist der Schlägl Granit.Die errechneten Mittelwerte der NRM streuen über einen Bereich von 10⁴ mA/m. Der Altenberger und der Haibacher Granit (fein- bis mittelkörnige Zweiglimmergranite) weisen auch hier wieder die geringsten Werte (< 1 mA/m) auf. Die Gruppe der grobkörnigen, älteren synorogenen Granite (Finger undHöck, 1986), nämlich Weinsberger und Engerwitzdorfer (mittel- bis grobkörnig), Schlierengranit und Rastenberger Granodiorit bleiben mit ihren NRM Werten unter 5 mA/m mit Ausnahme des offensichtlich stärker remanent magnetisierten Schlierengranits (25 mA/m).Alle untersuchten grobkörnigen Granite weisen Q_n Werte < 0.25 (Ausnahme: Schlierengranit) auf, während hingegen die fein- bis mittelkörnigen Peuerbacher, Schärdinger und Schremser Granit, sowie die Feinkorngranite im allgemeinen, alle Q_n > 1 erreichen.Die Dichten der verschiedenen Granite variieren nur von 2600 kg/m³ bis 2710 kg/m³ (Gesteinsmittelwerte). Dies zeigt, daß die Betrachtung nur eines einzigen petrophysikalischen Parameters in vielen Fällen nicht alleine ausreicht um ein Gestein petrophysikalisch eindeutig zu bestimmen. Vielmehr stellte sich für eine Charakterisierung der Gesteine eine kombinierte Untersuchung von NRM-SUS oder p-SUS oft als zielführend heraus, wie z.B. im Falle des Schremser Granits und des Mauthausener Granits.

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With 15 Figures     

A scheelite mineralization in calc-silicate rocks of the Moldanubicum (Bohemian Massif) in Austria

In the Moldanubicum (Bohemian Massif) of Austria a tungsten mineralization bound to calc-silicate rocks was discovered in the so-called Bunte Serie, a metasedimentary geologic unit now in amphibolite to higher amphibolite facies. The main constituents of the scheelite-bearing rocks are ferro-salite, meionite-rich scapolite, and quartz. The average tungsten content is estimated to be 1500 ppm; no further elements that would be characteristic for an exoskarn formation are enriched conspicuously. The whole series of calc-silicate rocks is intercalated in sillimanite gneisses. This series could be traced for about 5 km. The mineralization seems to be strata-bound — contacts with intrusive rocks were not observed. The field evidence is, therefore, easiest to reconcile with a synsedimentary origin, but the geology of the region is not known in sufficient detail to make this interpretation conclusive.

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Zusammenfassung Im österreichischen Anteil des Moldanubikums (Böhmische Masse) wurde eine Wolframvererzung entdeckt. Sie ist an Kalksilikatgesteine der Bunten Serie gebunden, einer metamorph-sedimentären Einheit, die in Amphibolit- bis höherer Amphibolitfacies vorliegt. Die Hauptkomponenten dieser Scheelit-führenden Gesteine sind Ferrosalit, Mejonit-reicher Skapolith und Quarz. Der durchschnittliche Wolframgehalt liegt bei 1500 ppm; weitere Elemente, die für einen Exoskarn charakteristisch sein würden, sind nicht angereichert. Die gesamte Kalksilikatgesteinsserie ist Sillimanitgneisen eingelagert. Sie ist auf etwa 5 km im Streichen verfolgbar. Die Mineralisation erscheint schichtgebunden — Kontakte zu Intrusivgesteinen wurden nicht beobachtet. Der Feld-befund ist daher am einfachsten mit einer synsedimentären Entstehung in Einklang zu bringen. Die Geologie dieses Gebietes ist jedoch im Detail zu wenig bekannt, um diese Interpretation als zwingend darzustellen.

     

Evolution of nappes in the eastern margin of the Bohemian Massif: a kinematic interpretation

The entire pile of nappes in the eastern margin of the Bohemian massif is characterized by two stages of Variscan nappe emplacement each exhibiting a different kinematic and metamorphic evolution.The older emplacement (D1) probably occurred around 350-340 Ma ago and was synmetamorphic. The nappes show a typical systematic superposition of higher grade metamorphic units over lower grade ones. Thus, the crystalline complexes showing a HT-MP Barrovian imprint (Svratka allochthonous unit and Moldanubicum) were thrust over an intermediate unit affected by MTMP recrystallization (Bíte orthogneiss and its country rock), and at the base of the D1 nappe pile the Inner Phyllite Nappe (Biý Potok Unit) is characterized by LT/LP metamorphism.The second stage of tectonic evolution (D2) is characterized by a thin-skinned northward-oriented nappe emplacement that occurred under LT-LP conditions dated at 320-310 Ma. The whole nappe sequence formed during the first tectonometamorphic period (D1) was transported northward over the autochthonous »Deblín polymetamorphic and granitic complex« of Upper Proterozoic age and its Devonian sedimentary cover with very low metamorphism. During this second tectonic event the Brno granite massif (580 Ma) was only marginally incorporated in the Variscan nappe tectonics which resulted in kilometer-scale cover and basement duplexes. The tectonic evolution of the nappe pile ended with stage D3, represented by large- to medium-scale east-vergent folds with limited displacement.

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Zusammenfassung Der Deckenbau am Ostrand der Böhmischen Masse erfolgte in zwei aufeinanderfolgenden Stadien, die sich sowohl in ihrer Kinematik als auch in ihrer Metamorphoseentwicklung deutlich voneinander unterschieden.Die ältere Phase (D1 ca. 350-340 Ma) ist durch synmetamorphe Überschiebungen charakterisiert. Sie führt zu einer metamorphen Inversion der überschobenen Deckeneinheiten, so daß generell hohe metamorphe Einheiten schwach metamorphe tektonisch überlagern. Der Svratka Komplex und das Moldanubikum als hangendste Decken sind durch MP/HT Paragenesen vom Barrow-Typ gekennzeichnet. Beide Einheiten sind auf den MP/MT-metamorphen Bite-Gneis und seine Rahmengesteine überschoben. Die Bílý potok Einheit als liegende Decke zeigt nur noch eine LP/ LT Regionalmetamorphose.Das jüngere Stadium (D2 ca. 320-310 Ma) ist durch eine Thin-skinned Tektonik mit nordvergentem Deckentransport unter LP/LT Bedingungen charakterisiert. Der gesamte, invers metamorphe D1-Deckenstapel wird dabei nach N über den autochtonen Deblín Komplex bzw. seine devonische Sedimenthülle überschoben.Das Brno Granit Massiv (580 Ma) wird nur randlich in diesen variszischen Deckenbau einbezogen. Die tektonische Entwicklung endet mit einem mittel bis großräumigen E-vergenten Faltenbau (D3 phase).

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Résumé L'empilement des nappes a la bordure orientale du Massif de Bohème est caractérisé par deux stades de mise en place présentant différentes évolutions cinématiques et métamorphiques.La tectonique majeure de mise en place des nappes crustales intervient lors d'un métamorphisme de type barrowien, calé autour de 350-340 Ma. L'empilement qui en résulte montre une superposition systématique d'unités à fort degré de métamorphisme sur des unités moins métamorphiques. Ainsi les complexes cristallins, montrant des reliques de métamorphisme de haute à moyenne pression-haute température (unités cristallines de Svratka et du Moldanubien), chevauchent une unité intermédiaire affectée par un métamorphisme de moyenne à basse pression-moyenne température (l'orthogneiss de Bíte et son encaissant). A la base de cette pile édifiée durant la tectonique D1, l'unité des phyllites internes (unité de Bílý potok) est caractérisée par un métamorphisme de basse témperature-basse pression.Le second stade D2 de l'évolution tectonique est caractérisé par une tectonique pelliculaire à vergence nord datée à 320-310 Ma. L'empilement résultant de D1 est ainsi transporté vers le nord, au dessus du complexe autochtone d'âge protérozoïque supérieur (groupe de Deblín) et sa couverture sédimentaire dévonienne très faiblement métamorphisée.Le massif granitique de Brno (580 Ma) n'est que marginalement incorporé à cette tectonique de nappe varisque. Ceci se traduit par des duplex socle-couverture d'échelle plurikilométrique. L'évolution tectonique s'achève lors d'une troisième phase, marquée par de grands plis à vergence est. Le déplacement associé est alors d'amplitude limitée.

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Tectonometamorphic evolution of the Bohemian Massif: evidence from high pressure metamorphic rocks

The Variscan orogenic belt, of which the Bohemian Massif is a part, is typically recognized for its characteristic low pressure, high temperature metamorphism and a large volume of granites. However, there are also bodies of high pressure rocks (eclogites, garnet peridotites and high pressure granulites) which are small in size but widely distributed throughtout the Massif. Initially the high pressure rocks were considered to be relicts of a much older orogenic event, but the increasing data derived from isotopic and geochronological investigations show that many of these rocks have Palaeozoic protoliths. Metamorphic ages from the high pressure rocks define no single event. Instead, a number of discrete clusters of ages are found between about 430 Ma and the time of the dominant low pressure event at around 320–330 Ma.Most of the eclogite and granulite facies rocks are assigned to allochthonous nappes that arrived close to the end of the low pressure event, but before final granite intrusion. The nappes contain a mixture of different units and the relationship between rocks with high pressure relicts and host gneisses with no apparent signs of deep burial is still problematic. Some of the high pressure rocks retain evidence of multiple stages of partial re-equilibration during uplift. Moreover, it can be shown in certain instances that host gneisses also endured a multistage metamorphic development but with a peak event convergent with one of the breakdown stages in the enclosed rocks with high pressure relicts. It thus appears that the nappe units are composite bodies probably formed during episodic intracrustal thrusting. Fluids derived from prograde dehydration reactions in the newly under thrusting slab are taken to be the catalysts that drove the partial re-equilibrations.On the scale of the whole Massif it can be seen within the units with high pressure relicts that the temperature at the peak recorded pressure and that during the breakdown are variable in different locations. It is interpreted that regional metamorphic gradients are preserved for given stages in the history and thus the present day dismembered nappe relicts are not too far removed from their original spatial distribution in an original coherent unit. From the temperature information alone it is highly probable that the refrigerating underthrusting slab was situated in the north-west. However, this north-west to south-east underthrusting probably represents the major 380–370 Ma event and is no guide to the final thrusting that emplaced the much thinned nappe pile with high pressure relicts.Granite genesis is attributed to the late stage stacking, during the final Himalayan-type collision stage, of thinned crust covered by young, water-rich, sediments — erosion products of the earlier orogenic stages. Regional metamorphism at shallow depths above the voluminous granites was followed by final nappe emplacement which rejuvenated the granite ascent in places. Correspondence to: P. J. O'Brien     

Partially retrograded eclogites of the Münchberg Massif, Germany: records of a multi-stage Variscan uplift history in the Bohemian Massif

Abstract Eclogites with a wide range in bulk composition are present in the Münchberg Massif, part of the Variscan basement of the Bohemian Massif in north-east Bavaria. New analyses of the primary phases garnet, omphacite, phengite and amphibole, as well as the secondary phases clinopyroxene II, various amphiboles, biotite/phlogopite, plagioclase, margarite, paragonite, prehnite and pumpellyite, reveal a complex uplift history. New discoveries were made of samples with very jadeite-rich primary omphacite as well as a secondary omphacite in a symplectite with albite. Various geothermobarometric techniques, together with thermodynamic databases (incorporating separately determined activity–composition values) and experimental data have clustered the minimum conditions for the primary assemblages to the P–T range 650 ± 60° C, 14.3 ± 1 kbar. However, jadeite (in omphacite)–kyanite–paragonite (in phengite) and zoisite–grossular (in garnet)–kyanite–quartz relationships suggests pressures of 25–28 kbar at the same temperatures. The fact that the secondary omphacite–plagioclase assemblage yields pressures within a few hundred bars of the minimum pressures for the plagioclase-free assemblages strongly suggests that the minimum values are serious underestimates.
Zoning, inclusion suites and breakdown reactions of primary phases, in addition to new minerals formed during uplift, define a polyphase metamorphic evolution which, from geochronological evidence, occurred solely within the Variscan cycle. The complex breakdown in other Bohemian Massif eclogites and the distinct variation in their temperatures during uplift suggest a multi-stage thrusting model for the regional evolution of the eclogites. Such an evolution has significance with respect to incorporation of mantle slices into crustal sequences and fluid derivation from successively subducted units, possibly driving the breakdown reactions.