Calcmylonites and solution transfer in a Devonian reef at Warstein,Germany

Massive limestone complexes of Late Palaeozoic age are scattered across the allochthonous foreland of the Hercynides in Germany. One of these complexes is situated at Warstein. Stratigraphic facies studies have represented the Warstein complex as a reef in a coastal shelf. Our study emphasizes that at least part of the reef consists of a pile of calcmylonites.The calcmylonites have a strong foliation (S_m) and lineation (L_m) and a structural asymmetry indicating non-coaxial deformation. X-ray textures and calcite microstructures show that the mylonitization involved intracrystalline deformation and dynamic recrystallization. These processes competed with solution transfer, as the mylonites are corroded at S_m-parallel stylolites and contain carbonate veins. Cathodoluminescopy shows that some veins are parallel to S_m and have been recrystallized, whereas others are normal to S_m and retain a fibrous crackseal microstructure. The latter type created limestones showing a pair of preferred grain boundary orientations; one normal to S_m, one in S_m. This orthogonal boundary fabric is distinct from crystalplastic fabrics: the latter show only one preferred grain boundary orientation (in S_m).

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Zusammenfassung Massenkalkkomplexe spätpaläozoischen Alters liegen verstreut über das allochthone Vorland des Variszischen Gebirges in Deutschland. Einer dieser Komplexe liegt bei Warstein. Stratigraphische Faziesstudien haben den Warsteiner Komplex als ein Riff in einem küstennahen Schelf dargestellt. Die vorliegende Arbeit betont, daß wenigstens ein Teil des Riffes aus einer Stapelung von Kalkmyloniten besteht.Die Kalkmylonite haben eine starke Foliation (S_m) und Lineation (L_m), und eine strukturelle Asymmetrie die auf nicht-koaxiale Verformung hinweist. Röntgentexturen und Calcitmikrostrukturen zeigen, daß die Mylonitisierung intrakristalline Verformung und dynamische Rekristallisation beinhaltet. Diese Prozesse müssen mit Lösungstransport konkurriert haben, da die Mylonite an S_m-parallelen Styloliten korrodiert sind und Karbonatgänge erhalten. Kathodolumineskopie zeigt, daß einige Gänge (parallel zu S_m) rekristallisiert sind, während andere (senkrecht zu S_m) eine faserige crack-seal Mikro-Struktur enthalten. Der letzte Typ ist verbunden mit Konformgefügen. Diese unterscheiden sich von kristallplastischen Kornformgefügen, da sie eine zweite bevorzugte Korngrenzorientierung aufweisen, die senkrecht zur ersten (in S_m) einfällt.

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Résumé Les complexes de calcaires massifs de l'Âge paléozoîque supérieure sont repandus sur l'avantpays allochthone des Hercynides en Allemagne. Un de ces complexes est situé à Warstein. Les Études de faciès stratigraphiques ont répresenté le complexe à Warstein comme un Récif littoral. Notre étude montre que au moins partie de ce «Récif» consiste en un empilement des calcmylonites.Les calcmylonites ont une foliation (S_m) et linéation (L_m) fort, et une asymmetrie structurale indiquant de la déformation non-coaxiale. Les textures röntgenographiques et les microstructures calcitiques montrent que la mylonitization était incluse de déformation intracristalline et récristallisation dynamique. Ces processus auront été en compétition avec dissolution-cristallization («solution transfer»), car les mylonites sont corrodées aux stylolites parallel à S_m et contient des veines carbonatiques. La cathodoluminescopie montre que quelques veines (parallel à S_m) sont récristallisées, pendant que les autres (perpendiculaire à S_m) ont retenu une microstructure fibreuse («crack-seal»). Le dernier type est lié avec des fabriques de forme des grains. Ils se sont distingués des fabriques de plasticité cristalline par la présence d'une deuxième orientation préférentielle des bordures des grains, perpendiculaire à la première (dans S_m).

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