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Lexikon der Geowissenschaften: Varisziden

Varisziden, Variszisches Gebirge, Variszikum, Hercyniden,östlicher Teil eines europäisch-nordamerikanischen Gebirgsgürtels des jüngeren Paläozoikums. Der Name wurde von E. Suess 1888 nach dem lat. Namen der Stadt Hof ,Curia Variscorum, der sich von dem germanischen Stamm der Variscer ableitet, geprägt.

Dieses bedeutende, ursprünglich ca. 500–1000 km breite, transkontinentale Orogen erstreckte sich – vor der mesozoischen Öffnung des Atlantiks – vom Westrand der Russischen Plattform über Mittel-, Süd- und Westeuropa sowie Nordwest-Afrika (Anti-Atlas) bis ins östliche Nordamerika (Appalachen) und von dort über Texas (Ouachitiden) und NE-Mexiko (Sierra Madre Oriental) vermutlich bis nach Zentralamerika. Es entstand während der Variszischen Orogenese hauptsächlich vom späten Devon bis ins Oberkarbon (Karbon) als Folge der Kollision der zwei paläozoischen Großkontinente Gondwana und Laurussia (Old-Red-Kontinent) unter Einschluß mehrerer dazwischen liegender Mikrokontinente (Terranes). Gondwana lag zunächst auf der Südhalbkugel und bewegte sich nordwärts auf Laurussia zu, das in den Tropen lag. Durch diese Vereinigung wurde der zwischen Gondwana und Laurussia liegende paläozoische Ozean Paläotethys (Tethys) geschlossen und dadurch der Westteil des spätpaläozoisch-frühmesozoischen Superkontinents Pangäa gebildet.

Die Varisziden waren ein äußerst heterogen zusammengesetzter Kettengebirgsgürtel, der sich girlandenförmig in zwei Bögen durch das heutige Mittel- und Westeuropa zog ( Abb.). Für diesen stark gekrümmten Verlauf sind in erster Linie die unregelmäßigen Grenzen der kollidierenden Großkontinente sowie der Einbau der inselartigen Mikrokontinentschollen verantwortlich; daneben hat die nachträgliche Öffnung des Golfs von Biscaya eine wichtige Rolle gespielt. Relikte der Varisziden finden sich hauptsächlich in postvariszisch gehobenen Mittelgebirgsblöcken, z.B. Böhmische Masse, Harz, Rheinische Masse, Odenwald, Spessart, Schwarzwald, Vogesen, Französisches Zentralmassiv, Armorikanisches Massiv, Iberische Meseta sowie in Südwest-England und in Süd-Irland, daneben in Kernzonen junger, alpidischer Gebirge, z.B. Alpen, Pyrenäen, Betische Kordillere. Darüber hinaus zeigen aber auch zahlreiche Tiefbohrungen, Xenolithe in känozoischen Vulkaniten und tiefenseismische Untersuchungen die Existenz variszischer Elemente unter permischer, mesozoischer und/oder känozoischer Bedeckung in weiter Verbreitung außerhalb dieser Gebirge an, z.B. unter der süddeutschen Schichtstufenlandschaft oder im Untergrund der Hessischen Senke.

Die Varisziden gliedern sich in eine im wesentlichen kristalline Kernregion („Interniden”) sowie zwei symmetrisch dazu verlaufende Außenstränge, die hauptsächlich aus nicht-, schwach- oder mäßig-metamorphen Gesteinsverbänden aufgebaut sind. Der südöstliche Außenstrang wurde durch die alpidische Orogenese weitgehend zerstört bzw. überprägt und tritt – außer in Nordspanien und Südfrankreich – nur in Form stark deformierter Basement-Fragmente in den alpidischen Hochgebirgen zu Tage. Der nordwestliche Außenstrang ist dagegen als komplexe Doppelbogen-Struktur vom nördlichen Mitteleuropa über Nordwest-Europa bis in die westliche Iberische Halbinsel nachvollziehbar. In Mitteleuropa führte F. Kossmat 1927 die klassische Unterteilung der außeralpinen Varisziden in vier parallele Hauptzonen durch, die sich nach Art und Alter ihrer Gesteine, tektonischem Baustil und Metamorphosegrad unterscheiden. Die Grenzen zwischen diesen Zonen sind auffällige geologische Diskontinuitäten, werden häufig von markanten Störungszonen (Suturen) gebildet und heute vielfach als fossile Platten- oder Terrane-Grenzen interpretiert. Das Moldanubikum (Moldanubische Zone) ist der mitteleuropäische Hauptteil der ehemaligen Kernzone des Variszischen Gebirges und tritt heute u.a. in der Böhmischen Masse, im Schwarzwald und in den Vogesen zu Tage und setzt sich über das Zentralmassiv und das südliche Armorikanische Massiv bis in die Iberische Zentralzone (Galizisch-Kastilische Zone) fort. Hier dominieren hochmetamorphe Gesteine, vor allem Gneise, Amphibolite und Migmatite, sowie ausgedehnte Granit-Komplexe, die dokumentieren, daß dieser Krustenabschnitt während der Variszischen Orogenese besonders tief versenkt, aufgeheizt und teilweise aufgeschmolzen wurde. Im Moldanubikum sind vermutlich u.a. mehrere Mikrokontinente miteinander vereinigt, und die lokal auftretenden Eklogite könnten z.T. Reste von ursprünglich dazwischen liegenden Meeresbecken mit ozeanischer Kruste darstellen, die vor der Kollision subduziert wurden. Das Saxothuringikum (Saxothuringische Zone) ist heute vor allem am Nordwestrand der Böhmischen Masse, im Spessart und im Odenwald aufgeschlossen und setzt sich über das nördliche und mittlere Armorikanische Massiv bis nach Südwest-Iberien fort (Ostlusitanisch-Alcudische Zone und Ossa-Morena-Zone). Das Saxothuringikum ist aus vielfältigen, sehr schwach bis stark metamorphen und intensiv gefalteten, geschieferten und verschuppten Gesteinen – meist Klastika, Carbonaten und Vulkaniten – mit jungpräkambrischen bis jungpaläozoischen Bildungsaltern aufgebaut, dazu kommen meist karbonische Granit-Körper. Es ist ein plattentektonisches Mosaik, in dem heute Reststücke von kontinentalen Schollen, magmatischen Bögen und zwischengelagerten Meeresbecken des Paläozoikums miteinander vergesellschaftet sind. Das Rhenoherzynikum (Rhenoherzynische Zone) ist vor allem in Form des Harzes und der Rheinischen Masse an der Erdoberfläche zugänglich. Seine Fortsetzungen sind in Südwest-England, Süd-Irland und Süd-Portugal (Südportugiesische Zone) zu erkennen. Das Rhenoherzynikum entspricht dem im Paläozoikum abgesenkten und tektonisch gedehnten, aber noch zusammenhängenden passiven Kontinentalrand von Südost-Laurussia, wo insbesondere im Devon und Unterkarbon mehr oder weniger kontinuierlich Küsten-, Schelf- und Tiefsee-Sedimente sowie submarine Laven gebildet wurden (Kulm, Kohlenkalk). Diese Serien erlitten bei der Variszischen Orogenese im Oberkarbon meist eine geringe Metamorphose, wurden aber gefaltet und geschiefert. Das Subvariszikum (Subvariszische Zone) bildet den Außensaum der mitteleuropäischen Varisziden und beinhaltet die wichtigsten mittel- und nordwesteuropäischen Steinkohlenreviere. Es ist nur am Nordrand der Rheinischen Masse übertage sichtbar und taucht nordwärts tief unter postkarbonische Serien ab. Das Subvariszikum setzt sich über Südholland, Belgien, Nordfrankreich, Kent und Südwales bis nach Südirland fort. Charakteristisch sind vor allem die mächtigen Sand- und Tonstein-Ablagerungen des Oberkarbons als Folge der intensiven Erosion des sich heraushebenden Variszischen Gebirges. Über 200 Kohleflöze lagern sich in diese Molasse-Sedimente ein. Dieses mächtige Oberkarbon steht in starkem Gegensatz zu den unterlagernden Serien des Unterkarbons, Devons und älteren Paläozoikums. Die Gesteine des Subvariszikums wurden im höheren Oberkarbon gefaltet, aber nicht mehr bis zur Metamorphose abgesenkt. Die Faltung klingt nach Norden hin aus.

Eine entsprechende Zonengliederung des südöstlichen Stranges der Varisziden läßt sich nur in Teilbereichen nachzeichnen, vor allem in Nord- und Zentralspanien: Dort enthält die mit dem Saxothuringikum grob vergleichbare Westasturisch-Leonesische Zone ein mächtiges, hauptsächlich klastisches Altpaläozoikum, das mancherorts winkeldiskordant Präkambrium überlagert und offenbar am passiven, seinerzeit ebenfalls in Senkung begriffenen Kontinentalrand von Gondwana in mittleren bis hohen Breiten der Südhalbkugel abgelagert wurde. Die Gesteine wurden im Karbon intensiv gefaltet, geschiefert und gering bis stark metamorphosiert. Die noch weiter „außen” liegende Kantabrische Zone ist in etwa mit dem Rhenoherzynikum vergleichbar, enthält aber auch „subvariszische” Elemente: Neben dem Altpaläozoikum sind hier vor allem fossilreiches Devon, Unterkarbon und tiefes Oberkarbon weit verbreitet; z.T. folgt diskordant postorogenes hohes Oberkarbon in Molasse-Fazies mit Kohlen. Die Gesteine zeigen einen variszischen Faltenbau und verbreitet Deckentektonik, sind aber generell nur gering oder nicht metamorph.

Mit Ausnahme des Lizard-Komplexes in Cornwall (Südwest-England) fehlen in den Varisziden klar erkennbare und abgrenzbare Ophiolith-Komplexe (Ophiolith) als Nachweis der Existenz ehemaliger Meeresbecken mit unterlagernder ozeanischer Kruste zwischen den paläokontinentalen Blöcken. Infolgedessen sind auch das Verschwinden solcher Meeresräume durch Subduktion und die damit verbundenen horizontalen Plattenbewegungen nicht direkt ersichtlich, so daß sich plattentektonische Vorstellungen zur Entwicklung der Varisziden zunächst nicht durchsetzen konnten. Erst seit zunehmend auch paläomagnetische, radiometrische und kristallinpetrologische Daten zur Verfügung stehen und damit z.B. auch krustendynamische Prozesse in den früher genetisch kaum verstandenen, stark metamorphen Teilbereichen der Varisziden rekonstruierbar wurden, konnten vom Beginn der achtziger Jahre an diskutable, wenn auch teilweise stark voneinander abweichende Modelle zur plattentektonischen Entwicklung der Varisziden entworfen werden. In groben Zügen ergibt sich danach folgender Ablauf: Im frühen Altpaläozoikum gab es in der westlichen Hemisphäre drei Großkontinente: Gondwana (im wesentlichen heutige Südkontinente und Indien) und Baltica (Skandinavien und Rußland bis zum Ural) in mittleren bis hohen Breiten der Südhalbkugel sowie Laurentia (Nord-Amerika und Grönland) in den Tropen. Zwischen Laurentia und Baltica befand sich der Iapetus-Ozean (Iapetus), von Gondwana wurden sie durch den Paläotethys-Ozean getrennt. In der Paläotethys gab es mehrere Mikrokontinente (u.a. Armorica und Avalonia), die sich vom Nordrand Gondwanas abgespalten hatten. Baltica wanderte im Altpaläozoikum nordwärts und kollidierte im Silur mit Laurentia, und zwar unter Subduktion und Schließung des Iapetus sowie Entstehung der Kaledoniden an seiner Stelle. Im Süden lagerte sich noch Avalonia an, so daß der neue gemeinsame Großkontinent Laurussia entstand. Gondwana wanderte nun ebenfalls nordwärts, und die Paläotethys mit ihren Mikrokontinent-Inseln verschmälerte sich dadurch vor allem vom Devon an stark, was letztlich zur Variszischen Orogenese führte. Diese war im Unterkarbon im südlichen Mitteleuropa und in Südeuropa bereits weit fortgeschritten, und es waren wahrscheinlich mehrere Subduktionszonen aktiv, deren Bewegungsrichtungen sich aus den Faltenvergenzen der deformierten Gesteine erschließen lassen: u.a. an der Südgrenze des Moldanubikums (Subduktion nach Norden), zwischen Moldanubikum und Saxothuringikum (nach Süden) und zwischen Saxothuringikum und Rhenoherzynikum (nach Süden). Vom Oberdevon an machten sich die orogenen Prozesse in den Sedimenten der noch verbliebenen Meeresstraßen bemerkbar: Die frühen Hebungen führten zur Erosion und in der Folge zur Ablagerung von Grauwacken („Flysch-Stadium”), die späteren Haupthebungen (insbesondere im Oberkarbon) zum „Molasse-Stadium”, das u.a. im Subvariszikum dokumentiert ist. Die Orogenese war auch von bedeutendem Magmatismus begleitet, der sich vor allem in Form der ausgedehnten Granite erhalten hat. Beginnend mit seiner Heraushebung wurde das Variszische Gebirge kontinuierlich abgetragen: außer als Flysch und Molasse blieb ein Teil seines Schutts in Form der überwiegend kontinentalen Rotsedimente des höchsten Oberkarbons, des Perms und der Trias erhalten. Diese lagerten sich in tropischen bis subtropischen Breiten auf dem im Zuge der Variszischen Orogenese gebildeten Superkontinent Pangäa ab. [HJG]

Literatur: [1] Dallmeyer, R.D., Franke, W., Weber, K. (Hrsg.) (1995): Pre-Permian Geology of Central and Eastern Europe. – Berlin-Heidelberg-New York. [2] Dallmeyer, R.D., Martinez-GarcIa, E. (Hrsg.): Pre-Mesozoic Geology of Iberia. – Berlin-Heidelberg-New York. [3] Franke, W. (1989): Tectonostratigraphic units in the Variscan belt of central Europe.- Geol. Soc. America spec. Pap., 230: 67-90. [4] Martin, H., Eder, F. W. (Hrsg.) (1983): Intracontinental fold belts. Case studies in the Variscan belt of Europe and the Damara belt in Namibia. – Berlin-Heidelberg-New York-Tokio. [5] Schönenberg, R., Neugebauer, J. (1997): Einführung in die Geologie Europas. – Freiburg (Rombach). [6] Zwart, H. J., Dornsiepen, U.F. (Hrsg.) (1981): The Variscan Orogen in Europe.- Geologie en Mijnbouw, 60 (1).


Varisziden: Gliederung der mittel- und westeuropäischen Varisziden (A.M.=Armorikanisches Massiv, B.M.=Böhmische Masse, H.=Harz, I.M.=Iberische Meseta, O.=Odenwald, R.M.=Rheinische Masse, S.=Schwarzwald, Sp.=Spessart, V.=Vogesen, Z.M.=Zentral-Massiv). Varisziden:

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