Das südöstliche Rheinische Schiefergebirge beinhaltet als Teil der Rhenoherzynischen Zone innerhalb der Zentraleuropäischen Varisziden verschiedene geologische Einheiten, die oft auf engstem Raum stark verschuppt und untereinander nach NW überschoben sind. Sie galten bis in die 1970er Jahre als autochthon, obwohl sie sich trotz gleichen Alters deutlich in ihrem stratigraphischen Aufbau und auch in ihrer Faziesentwicklung unterscheiden. Um diese Einheiten deutlicher zu differenzieren, die Herkunft ihrer Sedimente zu klären und die geotektonische Entwicklung des Gebietes zu verstehen, wurden im Lahn-Dill-Gebiet, im Kellerwald und in der Lindener Mark 38 Ordovizische, Devonische und Unterkarbonische Sandsteine und Grauwacken wissenschaftlich untersucht. Dabei wurden die in den siliziklastischen Sedimenten enthaltenen detritischen Zirkone mittels moderner radiometrischer Methoden (U-Pb-Th LA–ICP–MS und Lu-Hf LA-MC-ICP-MS) sowie morphometrischer Vermessungen analysiert. Jede Probe lieferte dabei eine bestimmte Altersverteilung der Zirkonpopulationen anhand derer Rückschlüsse auf das jeweilige Liefergebiet möglich sind. Ein unterdevonischer Sandstein aus der nördlich ans Untersuchungsgebiet anschließenden Siegen-Antiklinale stellte eine Referenzprobe für diejenigen siliziklastische Sedimente dar, die einen Bezug zum einstigen Großkontinent Laurussia haben. Diese Probe deutet auf Ablagerungen hin, die hauptsächlich von Baltika und in geringem Maße von Avalonia geschüttet wurden. Die größten Peaks liegen in diesem Fall zwischen 1,0 und 1,6 Milliarden Jahre (Ga), also im Bereich des Mesoproterozoikums, und ~400-450 Millionen Jahre (Ma). Vergleichbare Ergebnisse traten vor allem bei den unter- bis oberdevonischen autochthonen Ablagerungen der Dill-Eder- und Lahn-Mulde sowie bei den Rhenoherzynischen Deckeneinheiten (Kammquarzit-Decke, Frankenbach-Decke, Bicken-Ense- und Wildestein-Decke) auf. Die Cluster der U-Pb-Alter der allochthonen Einheiten wie der Gießen-Decke sowie der heute neu definierten Hörre-Decke, Steinhorn-Decke, Lohra-Decke und Lindener Mark-Decke deuten dagegen auf eine Provenance aus der Saxothuringischen oder Armorikanischen Zone hin. Zirkonpopulationen dieser Zonen sind repräsentativ für ein Gondwana gebundenes Hinterland und sind charakterisiert durch Alter zwischen ~530-700 Ma sowie Alter aus dem Paläoproterozoikum und Archaikum (~1,8-2.2 Ga, ~2.5-2.7 Ga und 3.0-3-4 Ga). Im Bereich des Mesoproterozoikums weisen sie jedoch eine deutliche Lücke auf. Dies unterscheidet sie deutlich von den Sedimenten, welche von Baltika geliefert wurden. Damit können für das Untersuchungsgebiet zwei sich stark voneinander unterscheidende Liefergebiete nachgewiesen werden. Allerdings finden sich derartige Altersverteilungen auch in den unterkarbonischen Einheiten des Autochthons, wo sie vermutlich die bereits einsetzende Flyschsedimentation des gerade entstandenen Variszischen Gebirges darstellen und somit den Abtrag der Deckeneinheiten widerspiegeln. Außerdem zeichnen sich diese Einheiten durch das Fehlen typischer Gesteine eines Intraplattenvulkanismus aus. Lediglich an der Basis der Gießen-Decke treten Metabasalte mit einer Signatur eines Mittelozeanischen Rückens (MORB-Typ-Affinität) als tektonische Schuppen auf. Nach Auswertung aller Analysen, einer umfangreichen Literaturrecherche und der Interpretation der Geländedaten ergab sich das Bild eines Deckenstapels aus Rhenoherzynsichen Decken und Saxothuringischen Ferndecken, wobei die Liefergebiete dieser Decken auf zwei verschiedenen Kontinenten lagen, Gondwana und Laurussia. Die Decken wurden während der Kollision dieser zwei Großkontinente auf die autochthonen Einheiten des Rheinischen Schiefergebirges aufgeschoben und miteinander verschuppt. Das geotektonische Modell zur Zusammenführung dieser Liefergebiete geht davon aus, dass der Rheische Ozean zunächst vermutlich über eine nordwärts gerichtete Subduktion unter den südlichen Teil Avalonias im Devon geschlossen wurde. Durch die steile Subduktion seiner ozeanischen Platte öffnete sich ein Rhenoherzynisches back-arc-Becken. Die Öffnung dieses Beckens ging einher mit der Dehnung und Absenkung der kontinentalen Kruste Nord-Avalonias (südliches Schelfgebiet von Laurussia), einem intensiven Intraplattenvulkanismus und der Spaltung von Avalonia in einen nördlichen und einen südlichen Teil. In der finalen Phase wurde das Rhenoherzynische Becken durch eine südwärts gerichtete Subduktion geschlossen, wobei beide Großkontinente kollidierten.:Abbildungsverzeichnis 4 Tabellenverzeichnis 18 Abkürzungsverzeichnis 19 Zusammenfassung / Abstract 20 1. Einleitung und Zielstellung 24 2. Der großgeologische Rahmen 28 3. Das südöstliche Rheinische Schiefergebirge 35 3.1 Lahn-Dill-Gebiet 35 3.2 Kellerwald 39 3.3 Struktur-Einheiten im Lahn-Dill-Gebiet und im Kellerwald 42 3.3.1 Dill-, Eder- und Lahn-Mulde 42 3.3.2 Hörre-Zone 46 3.3.3 Gießen-Decke 49 3.3.4 Lohra-Kehna-Einheiten 50 3.3.5 Bicken–Ense- und Wildestein-Schuppe 51 3.3.5.1 Kammquarzit-Schuppenzone 52 3.3.6 Frankenbacher Schuppenzone 53 3.4 Die Lindener Mark 54 3.5 Vulkanismus im Untersuchungsgebiet 57 3.6 Siegen-Antiklinale 60 4. Material und Methoden 63 4.1 Probenahme 65 4.1.1 Proben aus dem Lahn-Dill-Gebiet 66 4.1.1.1 Bisch-2 und Bisch-4 66 4.1.1.2 Bott-1 67 4.1.1.3 Eckel-2 67 4.1.1.4 Eln-1 und Eln-2 68 4.1.1.5 Haig-1 69 4.1.1.6 Herm-1 70 4.1.1.7 Heu-2 71 4.1.1.8 Hob-1 und Kamm-1 72 4.1.1.9 HP-1 73 4.1.1.10 Kirch-1 73 4.1.1.11 Nau-1 und Nau-2 74 4.1.1.12 Weip-1 75 4.1.1.13 Will-1 75 4.1.1.14 45441 76 4.1.1.15 45443 76 4.1.1.16 45444 77 4.1.2 Proben aus dem Kellerwald 79 4.1.2.1 KE-1 79 4.1.2.2 KE-2 79 4.1.2.3 KE-3 80 4.2.1.4 KE-4 80 4.2.1.5 KE-5a 80 4.2.1.6 KE-6 81 4.2.1.7 KE-8 82 4.2.1.8 KE-9c 83 4.1.2.9 KE-11 84 4.1.2.10 KE-12 84 4.1.2.11 KE-14 85 4.1.2.12 KE-15 85 4.1.2.13 KE-16 86 4.1.2.14 KE-17 87 4.1.2.15 KE-18 87 4.1.2.16 KE-19 88 4.1.3 Proben aus der Lindener Mark 90 4.1.3.1 L1-LM2 90 4.1.3.2 L2-LM1 91 4.2 Probenaufbereitung 91 4.3 Rasterelektronenmikroskopie 94 4.4 Analytik mittels LA-ICP-MS 95 4.4.1 U-Pb-Analytik an Zirkonen 95 4.4.2 Das Th-U-Verhältnis bei Zirkonen 98 4.4.3 Analytik der Lu-Hf-Isotope an Zirkonen 99 4.5 Zirkonmorphometrie 101 4.6 Dünnschliffanalytik 101 5. Ergebnisse und deren Deutung 103 5.1 U-Pb-Analytik an Zirkonen und REM-Analytik 103 5.2 Th/U-Verhältnisse der gemessenen Zirkone 110 5.3 εHf-Werte und Modell-Alter 113 5.4 Zirkonmorphometrie 116 5.5 Dünnschliffanalytik 118 6. Interpretation 119 6.1 Modellentwicklung zum Kollisionsgeschehen 119 6.2 Neustrukturierung der geologischen Einheiten 133 6.2.1 Hörre-Decke und Kammquarzit-Decke 133 6.2.2 Neudefinition der Lohra-Decke 136 6.2.3 Neudefinition der Steinhorn-Decke 139 6.2.4 Neudefinition der Frankenbach-Decke 142 6.2.5 Neudefinition der Lindener Mark-Decke 143 6.2.6 Auswirkung auf die Geologischen Karten Hessens 143 7. Ausblick 145 8. Literaturverzeichnis 146 9. Anhang 178

No description available.