English Title: Paleotemperature anomalies in late-Variscan coal basins : a case study from the Cinera-Matallana coal basin, Cantabrian Mountains, N-Spain

Preview

PDF, German Download (79MB) | Terms of use

Abstract

Das Stefanische Ciñera-Matallana Kohlebecken weist durch Inkohlungsgrade bis hin zu Anthraziten und Metamorphosegrade bis hin zur Grenze Anchi-/Epizone auf eine anomale Paläo-Temperaturgeschichte hin. Um diese Anomalie qualitativ und quantitativ näher beschreiben zu können, wurden die Beckensedimente auf die Haupteinflussfaktoren Versenkung, Deformation, Fluidbewegung und Magmatismus sowie Wechselwirkungen zwischen diesen hin untersucht. Als Methoden kamen die Untersuchung der Tonmineralparagenese mit Schwerpunkt Illitkristallinität und die Messungen der mittleren Vitrinitreflexion, der Anisotropie der Vitrinitreflexion (AVR) und der Anisotropie der magnetischen Suszeptibilität (AMS) zum Einsatz. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Inkohlung hauptsächlich durch die Versenkungstiefe bei einem hohen mittleren paläogeothermischen Gradienten von 85 °C/km für die Stefanischen Einheiten gesteuert wurde. Aufgrund der Berechnungen ergibt sich eine ehemalige, vermutlich Stefanische Überlagerung von ca. 1000 m zur Zeit der maximalen Inkohlung. Der hohe Gradient wird mit den magmatischen Aktivitäten im CMB in Verbindung gesetzt. Lokale Inkohlungsmaxima sind an einen direkten Kontakt zu den Intrusionen gebunden. Die durch die IK angezeigten Metamorphosegrade bis maximal der unteren Epizone zeigen ein regionales Muster ohne Abhängigkeit zur Versenkungstiefe. Hier ist als Haupteinflussparameter eine ausgeprägte Konvektion von warmen Fluiden im Dach der magmatischen Körper diskriminiert worden. Das Inkohlungsgefüge, angezeigt durch die AVR, und das Gesteinsgefüge, angezeigt durch die AMS, zeigen eine gute Korrelation. An Fallbeispielen (Faltenstrukturen) wird nachgewiesen, dass beide Gefüge kompaktionale und tektonische Elemente besitzen.

Translation of abstract (English)

An anomalous paleo-temperature history for the Stephanian Ciñera-Matallana coal basin is documented. Coalification reached anthracite conditions, and low-metamorphic grades approached the boundary between the anchi- and epizone. In order to characterize these anomalies the effects of burial, deformation, fluid flow and magmatism on these parameters were investigated. Detailed studies of the clay mineral paragenesis (especially illite-crystallinity, IC) and the magnetic rock fabric (determined by the anisotropy of the magnetic susceptibility, AMS) were carried out, combined with measurements of the coalification degree of coals and the anisotropy of vitrinite reflection (AVR) of dispersed organic matter in the clastic sedimentary rocks. The coals show a mostly burial-related increase in coalification, controlled by a mean paleo-geothermal gradient for the Stephanian succession approaching 85 °C/km. Calculations indicate, that there was an additional, presumably Stephanian overburden in excess of 1000 m at the time of maximum coalification. The high gradient can be directly related to magmatic activity. Local coalification maxima are only found at contacts between melt and coal. The IC indicates no burial-related trend but a more regionaly spread elevation in metamorphic grade. This is explained by convection of enhanced heat flow above the roof zone of the magmatism. There is a good correlation between the coal and the rock fabric (indicated by the AVR and AMS, respectively), which show both compactional and deformational elements. The deformational elements are clearly related to the overall tectonic structure of the CMB with E-W trending synclines.