The rhombohedral framework of the Scandinavian Caledonides and their foreland

The Baltic Shield of northern Europe is transsected by approximately N-S and NW-SE striking Proterozoic fault and fracture zones that were remobilized during the Late Precambrian opening of the Iapetus ocean and the SE-directed thrusting of the Caledonian nappes in Mid-Paleozoic time. Remobilizations of these older structures account for a distinct subsidence history and sedimentological evolution over each fault-bounded basement segment during opening of the Iapetus and for a distinct metamorphic and structural development found within each block during overthrusting of the Caledonian nappes and the exhumation of the orogen. The two fault sets define basement blocks with rhombus-like plan sections which had individual subsidence histories during Iapetus rifting as is expressed by their Late Precambrian (Riphean and Vendian) to Silurian sedimentary cover of contrasting thickness and facies. This contrasting subsidence history of the various basement blocks may have contributed to differences in thrusting level, thrust excision (nappe size), and tectonic style. Correlative Caledonian nappes from adjacent faultbounded basement blocks were thrust diachronously resulting in transport transverse to the general thrusting direction. Thrusting oblique to the NW-SE fault zones and orogen parallel extension resulted in lateral-ramp folds in the cover and reactivation along the NW-SE faults imbricated the overlying nappes. The extent of basement imbrication and duplex formation is variable in the different segments. Within single segments, the basement imbrication and duplex-formation defined basement highs that roughly align in two parallel zones within the orogen. The site of the basement duplexes is probably controlled by older N-S fracture zones while the pinch- and-swell structure parallel to the orogen is caused by the individual deformation and thrusting behavior of the basement and cover sequences that are bound by the NW-SE fault zones. Thus the Caledonian orogen appears to have inherited the Precambrian structural grain of the underlying, Baltic Shield.

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Zusammenfassung Der Baltische Schild Nordeuropas ist von im Proterozoikum angelegten Verwerfungen und Scherzonen mit nördlichem sowie und nordwestlichem Streichen durchzogen, welche während der spätpräkambrischen Öffnung des Iapetus-Ozeanes und der anschließenden, südöstlich gerichteten Überschiebung der kaledonischen Decken im ausgehenden Alt-Paläozoikum reaktiviert worden sind. Die Wiederbelebung dieses ererbten, durch steilstehende Störungen gekennzeichneten, rhombenförmigen Strukturmusters führte zu unterschiedlichen Absenkungsraten der Störungsbegrenzten Grundgebirgsblöcke und steuerte somit die Ablagerungsbedingungen in entstehenden Sedimentationströgen während der Öffnungsphase des Iapetus-Ozeans. Durch diesen Prozeß lassen sich latterale Unterschiede in Mächtigkeit und Fazies der jungpräkambrischen bis altpaläozoischen Deckensedimente entlang dem Nordwestrande des damaligen Kontinentes Baltica, sowie Differenzen in der metamorphen und strukturellen Entwicklung der durch Störungen begrenzten Blöcke während der Überschiebung der kaledonischen Decken und der Hebung des Gebirges erklären. Vertikale Blockverschiebungen und Kippungen von Blöcken relativ zueinander können beobachtete Unterschiede in den Abscherungs- und Überschiebungsniveaus, sowie unterschiedliche tektonische Baustile auf und vor (vor allem) zwischen Blöcken erklären helfen. Untereinander korrelierbare kaledonische Deckensegmente haben, in Bezug auf Transportrichtung und Strecke, voneinander unterschiedliche Wege oberhalb ihrer Untergrundsegmente zurückgelegt. Während dieser Überschiebung auf ein sich simultan veränderndes Relief ist es dabei zu Teilbewegungen schräg zur Hauptüberschiebungsrichtung gekommen, was seinerseits zu seitlichen Verzahnungen benachbarter Deckensegmente geführt hat. Die NWSE streichenden Blockgrenzen haben während lokaler Überschiebungen leicht schräg zu dieser Hauptrichtung als Widerlager und Rampen (lateral ramps) für die darübergleitenden Decken gewirkt, welche sich ihrerseits bei diesem Prozeß in orogentransversale Falten gelegt haben. Je nach ihrer Lage und Neigung sind die verschiedenen Segmente während der Kollisionsphase des kaledonischen Orogens in unterschiedlichem Grade von internen Störungen betroffen worden. Die durch intensive Internscherung hervorgerufenen Krustenverdickungen zeigen eine perlschnurartige Anordnung in zwei orogenparallele zonen, deren Anlage sich auf unterliegende und mitverfrachtete N-S Störungszonen zurückführen lassen kann. Das Anschwellen und Ausdünnen (pinch- and-swell) von tektonischen Einheiten entlang der Längsrichtung des Orogens läßt sich durch unterschiedliche Deformationsverhalten innerhalb der durch NW-SE Störungen begrenzten Segmente erklären. Die Kaledoniden Skandinaviens haben offensichtlich das strukturelle Gepräge ihrer präkaledonischen Unterlage ererbt.

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Résumé Le bouclier baltique est traversé par des fractures protérozoïques orientées approximativement N-S et NW-SE. Ces failles furent réactivées d'abord au Précambrien tardif lors de l'extension correspondant à l'ouverture de l'Océan lapétus, ensuite au Protérozoïque moyen lors du charríage des nappes calédoniennes vers le SE. La réactivation de ces vieilles structures explique qu'on observe pour chaque bloc du socle faillé une subsidence et une sédimentation différente pendant la phase d'extension (ouverture du lapétus), ainsi qu'une évolution métamorphique et structurale distincte pendant le charriage des nappes calédoniennes et l'exhumation de l'orogène. Les deux groupes de failles définissent dans le socle des blocs à sections rhombiques qui présentaíent chacun une subsidence particulière pendant l'ouverture du lapétus, comme l'indiquent les variations d'épaisseur et de facies de leur couverture sédimentaire tardi-précambrienne (vendienne) à silurienne. Cette subsidence variable selon les blocs pourrait avoir contribué à induire des différences dans les niveaux de décollement et de charriage des nappes, ainsi que dans le style tectonique. Les unités tectonostratigraphiques des blocs adjacents furent charriées de façon diachronique avec comme résultat un transport transverse par rapport à la direction dominante du charriage. Ce déplacement oblique vers les zones de failles NW-SE et l'extension parallèle de l'orogène ont produit des plis transversaux dans la couverture; la réactivation des failles NW-SE s'est traduite par l'imbrication des nappes surincombantes. L'importance de cette imbrication et de la formation de duplex est variable selon les différents segments du socle. Pour chaque segment particulier, l'imbrication du socle et la formation de duplex ont engendré des culminations de socle alignés selon deux zones parallèles dans l'orogène. La position des duplex est probablement régie par de vieilles failles N-S alors que la structure en «pinch- and-swell» le long de l'orogène est causée par le caractère individuel de la déformation et du charriage du socle et de sa couverture, propre à chaque bloc limité par des failles NW-SE. L'orogenèse calédonienne a été ainsi fortement afffectée par les structures précambriennes du bouclier baltique sous-jacent.

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, lapetus - . , , , , , lapetus. - - , , . , , , . , , . , . NW-SE (»side-wall ramps«) , . . , , , ; , , , - . (pinck- and-swell) , , NW-S . , - .