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DIE PALAOGEOGRAPHISCHE ENTWICKLUNG DES MITTELAMERIKANISCH-WESTINDISCHEN RAUMES

Von RICHARD WEYL, Gief~en *)

_~[it 13 Abbildungen, devon 1 anf Textta]e126

Z u s a m m e n f a s s u n g

Die geologisc~c t0berlieferung des Untersuchungsgebietes beginnt im Jung- palaozoikum, in dem der Kern Mittelamerikas durch zwei Orogenesen gepr~igt wurde. Kartographische Darstellung der Pal'aogeographie ist aber erst vom obe- ten Jura an mit einiger Zuverl~issigkeit m6glida. Es zeichnen sich folgende Ge- biete untersehiedlicher tektoniseher mad pal~ogeographiscber Entwicklung ab: Das Kerngebiet des n6rdlichen Mittelamerikas, sein nSrdliches Vorland mit Vor- tiefe und Yncatfin-Plattform, das Orogen des siidlichen Mittelamerikas, das An-

*) Ansdarift des Verfassers: Professor Dr. R. WIn'L, G i e B e n , Geologisda- Palgontologisehes Institut, Landgraf-Philipp-Platz 4/6.

1213

Aufs~itze

tillenorogen mit Grolden Antillen, Inseln vor und unter dem Winde, das Orogen der venezuelanischen Kiistenkordillere und die karibischen Meeresbecken.

Nach einer weitreichenden jurassisch-kretazischen Transgression ffihrt die laramische Orogenese zur Landbildung, die im nSrdlichen Mittelamerika auf weite Gebiete endgiiltig ist, wahrend die Antillen und das siidliche Mittelame- rika schon im Alttertfiir wieder iiberflutet werden. Die Antillen verdanken ihre heutige Gestalt jungterti~irer Faltung und an Briiche gebundener Hebung. Das sfidliche Mittelamerika dnrchl~iuft yon Eoz~tn his Mioz~in die Entwicklung von Geosynklinale und Orogenese. Erst veto Plioz~in an ist die Festlandsbriicke ge- schlossen. Das karibische Meeresbecken wird als jungmesozoischer Festlandsblock aufgefai3t, um den hernm sich Geosynklinalen ausbilden konnten. Mit der larami- schen Orogenese begann er zur heutigen Tiefsee abzusinken.

Abstract

Central America and the West Indies belong to the zone of eircum-Paeific orogens and consists clothe following units which are of different paleo- geographic development: Northern Central America, the Southern Central Ame- rican Orogen, the Orogen of the Greater Antilles, the Orogen of the Leeward Islands, the chain of the volcanic Lesser Antilles and the Caribbean Sea Regions.

In the mountain chains of Northern Central America a Paleozoic core crops out. The question as to its continuation in the Antilles has often been discussed, but not yet been answered. After a stratigraphic hiatus which probably comprises the whole Triassic and locally parts of the Jurassic there followed another period of continental sedimentation. Marine beds of the Neoeomian indicate a new transgression which reaches its culmination in the Albian. During the Upper Cretaceous regression began and at the end of the Cretaceous, the marine sedimentation zone had been driven back in an northern direction. The regression took place in connection with partially strong laramic folding.

The development of the Southern Central American Orogen started in the Upper Cretaceous with the deposition of thick submarine volcanic and elastic rocks indicating the formation of a geosyneline. Orogenic movement, aeompanied by regression followed in the Upper Cretaceous but in the Lower Tertiary most parts of Southern Central America built a marine trough filled by thick volcanic sediments. In Upper Miocene this trough was folded and general uplift of the isthmus began.

In the Orogen of the Greater Antilles the Middle Jurassic Formation of Cuba preface the development of the Antfllean geosyncline, which following the Lower Cretaceous extended from Cuba to the Virgin Islands. At the end of the Cretaceous, the Antillean geosyncline was caught up in the Laramide orogenesis which was followed in the major part of the West Indies by regional uplift and rapid erosion. In the Middle Eocene, there began a new and widespread marine transgression, which left the Antilles as a few small, scattered islands and deposited a cover of massive, neritie limestone over most of the region. A major deformation began in the Miocene, with folding of the Lower Tertiary sediments and uplifting of the cores of the present-day islands. During Late Miocene and Plioeene, extensive peneplains were formed, which, as a result of the youngest ernstal movements in the Antilles, now stand at elevations as great as 2.000 meters, or 6.600 feet.

1214

R. WEYL - - Die palS.ogeographisehe Entwieklung

In the Lesser Antilles, volcanic activity began in the Eocene and continued with interruptions into the Recent. The Leeward Islands are remanents of a Late Cretaceous geosyncline.

The hypotheses on the geological development of the Caribbean Sea are contradictory: SCHUCHERT considered it to be an old basin, others were of the opinion, that until the end of the Cretaceous, a continental landmass occupied the position of the present-day Caribbean Sea, finally, WOODa~r~G considered that during the Cretaceous, it was a volcanic archipelago. The writer favours the idea, that a "Caribbean continent" was in existance during the Mesozoic, nethertheless it must be pointed out, that the results of refraction seismographic research support an opposite view.

R6sum6

On peut classifer t'Am6rique Centrale et les Antilles dans des r6gions diff6- rentes qui ont achev6 un d6veloppement pal6ographique dinstinct. En Am6rique Centrale nucl6aire les plus aneiennes formations dat6es pal6ontologiquement, eontiennent des fossiles du Carbonif6re sup6rieur. L~-bas le plissement pal6o- zoique a produit une importante masse eontinentale. En cons6quence, le Trias et le Jurasique sont continentaux. Une nouvelle invasion marine se produit au Cr@tac6 inf6rieur. Au Cr6tac6 sup6rieur, l a m e r se retire vers le Nor& En cons6quenee d'une orog6ngse laramienne l'Am6rique Centrale nucl6aire reste continent aussi pendant le Tertiaire et le Pl6istoc@ne, exeept6es les r6gions du bord,

Le d6veloppement de l 'Am6rique Centrale isthmique est tout h fair diff6rent. La s6rie stratigraphique, qui d6bute au Cr6tac6, a 6t6 affect6 par des mouve- ments laramiens. Depuis commen~a une invasion marine dans l'Eoebne. I1 se forma une g6osynclinal. Vers la fin du Miocene des mouvements se produisent en Am6rique Centrale isthmique. Les chalnes de montagnes d'aujourd'hui commen@rent alors h se lever de la mer. L'isthme panamien a 6merg6 eom- pl6tement ~ la fine du Plioe~ne.

L'histoire g6ologique des Antilles commenqa avec l'Oxfordien sup6rieur de Cuba. Au Cr6tac6 une s6dimentation marine et volcanique est connue dans I'ensemble des Antilles, ~ l'6xception des Petites Antilles. L'orog6n@se laramienne est trbs g6n6rale dans les Antilles. A cause d'elle des grandes r6gions se eonver- tirent en continent et iles. Une transgression fioe~ne s'est produite dans la plupart des iles. Puis la s6dimentation caleaire s'est 6tendue tr@s loin. Dans le Mioe@ne moyen il y a eu des mouvements orog6niques. A cause d'eux Ies nouyaux des iles d'aujourd'hui sont sort_is. Dans le Plioebne et le P16istoe6ne les montagnes s'el6v6rent dans les lignes de fracture.

La situation de l a m e r des Antilles est problematique. Quelques auteurs la eonsiderent eomme un continent enfonc6, des autres eomme un vieux oc6an. Une troisigme opinion suppose qu'au Cr6tae6 la met des Antilles 6tait un ard~ipel volcanique.

I~paTRoe eo~epa~aHHe

OnncaHa lia~Ieoreorpa~bi~H BeCT-I/IH~H~I II ~eHTpa~bItOft AMep~tHl~I. ABTOpOM i)a~I~qaIoweg e~e~ytom~e o6~aeTH CaMOCTOItTe~bHOrO pa3BHTt~U: I~eHwpa~It, gag 05~aCTb ce~epa IIeHTpaJ~HO~ AMep~n]~, ceBepn~T~ ~pe~ropnHfl npor~6, oporeH tara I~eHwpa~uOfi A M e p ~ , aHTII~t, OI~tlfl oporeH, npH6pemHue.rop~ BeHez~ya~ ~ ~ap~Sc~i~ ~opc~o~t 5acce/~H.

1215

Aufs~itze

,,West-Indien und Zentral-Amerika haben sehon ffiih zu pal~ogeogra- phis~en Betrachtungen angeregt. Die Frage der Beziehtmgen zwischen Atlantischem und Pazifisehem Ozean, zwisehen N.- und S.-Amerika, wie au~h die Frage nach eventuellen Landbrficken zwisehen den Inseln untereinander und dem Kontinent sind in einer fast unz~hligen Reihe yon biogeographischen und geologisehen Ver6ffentlichungen behandelt wor- den." Diese SStze leiten einen Beitrag fiber . A l t e L a n d - u n d M e e r e s v e r b i n d u n g e n in W e s t - l n d i e n u n d Z e n t r a l - a m e r i k a" ein, den die Geologische Rundsehau vor einer Generation im Band 86, 1985 verSffentliehte. Ihr Autor war L. B~STTEN, der zusammen mit einer groBen Sehar yon Schiilern wesentlich zur geologisehen Kenntnis Wesfindiens beigetragen hat, und der in dem genannten Aufsatz den da- maligen Stand der Kenntnisse und Vorstellnngen yon der Pal~iogeographie des mittelamerikanisch-westindisehen Raumes kritisch zusammenfal3te. Im gleichen Jahre erschien SCHUCHERT'S grol3e ,, H i s t o r i c a 1 G e o 1 o g y o f t h e A n t i l l e n - C a r i b b e a n R e g i o n " , in der ebenfalls aus- ffihrlida zur Palaogeographie dieses Gebietes Stellung genommen wurde, zum Tell mit anderen Schlul3folgerungen.

In den seither verflossenen drei Jahrzehnten sind nun im festl~indisctmn Mittelamerika wie in der westindischen Inselwelt so viele neue Erkennt- nisse erarbeitet worden, dab es gerechtfertigt erscheint, erneut den Vet- such einer Oberschau fiber die pal~ogeographische Entwicklung zu unter- nehmen. Dieser Versuch stfitzt sich einmal auf zahlreiche regionalgeo- logisdae Arbeiten, die in zwei Beitfiigen zur Regionalen Geologie der Erde (W~YL 1961, 1966) ausfiihrlich gewfirdigt werden, zum anderen auf ~ber- sidlten fiber die Geologie des behandelten Gebietes, die wir STmUE (1940), EARDLEY (1951, 1954, 1962), WOODRING (1954), BVTTEaLIN (1956), CHVBB (1960), HOFFSTETTER (1960), LLOYD (1963) und VINSON ~ BRINEMAN (1963) verdanken. Aus dem angrenzenden Raume Mexikos werden sie durda die Untersuchungen von Erben (1956 a, b, c, 1957) DE CSERNA (1960), BUTTER- LIN ~: BONET (1962), aus dem Nordteil des sfidamerikanischen Kontinents durch Arbeiten und Ubersichten yon N~GREN (1950), MENCHER et al. (1958), YOUNG et al. (1956), RENZ (1957), DUFOUR (1957), BORGL (1961), WOKITTEL (1961), HARalNGTON (1962) und SALVADOR ~= HOTZ (1963) erganzt, die vor allem als Grundlage f/ir die pal~iogeographische Karten der Nachbargebiete dienten.

DaB trotz aller Vermehrung unserer Kenntnis ein Kernproblem der Pal~iogeographie Mittelamerikas noch ungelSst ist und vielleicht audl un- gelSst bleiben wird, sei schon hier festgestellt: Die Erdgeschichte und tek- tonische Stellung der vom Karibischen Meer bedeckten und damit der unmittelbaren geologischen Erforschung unzug~inglichen Gebiete, die ins- besondere ffir die Zeit der Kreide v611ig entgegengesetzt gedeutet werden, wie dies in Abb. 1--8 veranschaulicht und folgendermal3en kurz umrissen werden mag:

1216

lot, WEYL

SCHVCaEaT 1935: RtrTTEN 1935:

STILLE 1944:

BUCHER 1947: EARDLEY 1951. 1954:

GERTH 1951, 1955:

WOODRING 1954:

BUTTERLIN 1956:

DUFOUR 1957:

CHU~S 1960:

Die pal~iogeographische Entwicklung

Altes Meeresbecken (Abb, l). GrSBere Landmassen als Lieferanten der antillischen Geosynklinalsedimente. Mesozoische Geosynklinale, laramisch ausgefaltet und nachlaramisch als Rfiektiefe eingesunken.

Kontinentalmasse. Von Antillengeosynklinale umgebener alter Fest- landsblock (Abb. 2). Altes Festland ,,Karibia".

Durda groBe Insel gegliederter Meeresraum ]nit starker vulkanischer Tatigkeit (Abb. 8).

Alter Kontinent. Karibisches Massiv.

Kontinent als Sedimentlieferant der Antillengeo- synklinale.

Attf die Fakten und ihre Deutungsm6glichkeiten wird bei Behandlung der Kreide zurfickzukommen sein, hier mag die t3bersicht veranschaulichen, wie lfickenhaft unser Wissen auch heute noch ist. Lfickenhaft ist es vor allem ffir die Zeiten bis zum Jura einsdalieBlid% w~ihrend von der Kreide an und insbesondere im Terti~ir eine Uberfiille an Dokurnenten zuweilen den Oberblick erschwert.

Die ~Itesten datierbaren Schichten Mittelamerikas gehSren dem 1 ~ e n n - s y 1 v a n i a n an, es erscheint daher mfiBig, die pal~iogeographischen Ver- h.~iltnisse des ~ilteren Pal~iozoikums zu diskutieren.

Im Kerngebiet Mittelamerikas sind mindestens z w e i p a 1 ~i o z o i s c h e Orogenesen bekannt geworden, eine voroberkarbonische und eine nach- mittelpermische. Die ~iltere weist starke Metamorphose, Anatexis und Plutonismus auf, die jfingere intensive Faltung, Magmatismus, insbeson- dere peridotitisdler, abet aueh granitischer Magmen (s. WEYL 1961, S. 14 ft.). Durch sie wurde ein Gebiet geschaffen, das sich in der weiteren Erdge- sdfichte als relativ stabil und fiberwiegend festt~indisch erwies und das yon STILLE (1940) seinenl ersten Erforscher zu Ehren als S a p p e r 1 a n d be- zeichnet wurde. Der yon den pal~iozoischen Gebirgsbildungen erfaBte Raum erstreckte sich von der Sierra Madre de Chiapas fiber Zentral-Guatemala bis in das Mayagebirge yon Britisch-Honduras und Nicaragua fort. West- w~irts treten in Mexico in der Sierra Madre del Sur und der Sierra Madre Occidental grSBere Komplexe, in der Sierra Madre Oriental kleinere Ge- biete pal~iozoischer oder 51terer Strukturen zutage, die yon DE CSEI~NA (1960) als pal~iozoischer Jaliscoa- (ira SW) und jungpal'~iozoisch/altmesozo- isdaer Huastecan-Gfirtel bezeiehnet wurden. Sie setzen vermutlich im jung- pal~iozoischen Coahuila- und Ouachita-Bogen Nordmexicos und der sfid- lichen Vereinigten Staaten fort.

Im sfidlichen Mittelamerika fehlt es an Hinweisen auf einen vormesozo- ischen Unterbau.

1217

Aufs~itze

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Abb. 1. Paliiogeographie Mittelamerikas zur Zeit der Oberkreide nach SOUUCH~nT 1935.

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Abb. 2. Pal~iogeographie Mittelamerikas zur Zeit der Oberkreide nach EARDLEY 1951.

1218

R. W E Y L - - D i e paliiogeographisdm Entwicklung

Der generell ostwesflidl gerichtete bogenf6rmige Verlauf der paliio- zoisd~en Strukturen Mittelamerikas, das Heraustreten metamorphen KristaI- lins in den Islas de la Bahia bis in den Schelf des Karibischen Meeres und der kontinentale Krustenbau des Nicaragua-Rfickens (EwING et al. 1980) maehen eine Fortsetzung des Orogens im Baume der Grol3en Antillen an sieh wahrscheinlieh.

Dieser von mir 1949 und 1950 vertretenen Auffassung wurde yon B~TrERLIN (1956) lebhaft widersproehen. Inzwisehen hat sieh ergeben, dab

Abb, 8. Pal~iogeographie Mittelamerikas zur Zeit der Oberkreide nadl WOODmNG 1954.

die kristallinen Schiefer der Blue Mountains yon Jamaica, die ats Fort- s.etzung zungchst in Frage k~imen, mit grSgter Wahrseheinliehkeit meta~ morphe Kreide sind (COOKE & BAILEY 1962). Auf Hispaniola konnte BowIN (,1960) einen Tell der von ihm als D u a r t e - F o r m a t i o n besehriebe- nen kristallinen Schiefer mit einiger Wahrseheinlichkeit als prS.mittelalb datieren, womit BUTTE~LINS Einstufung der Metamorphose in die larami- sehe Orogenese zumindest unsicher geworden ist. Auf Cuba neigen K~6M- MELSEI~ (1968) und tlIGAssi-STtrDER (1968) der Auffassung eines pal~io- zoischen Alters der kristallinen Komplexe zu, und der zuletzt genannte Autor sieht in ihnen tteste eines paliiozoischen Gebirgsgiirtels, welcher das Abtragungsmaterial ffir die klastisehen Cayetano-Sehiehten des Juras lie-

1219

Aufs~itze

ferte. Diskordante Auflagertmg nichtmetamorpher Kreide auf den kristal- linen Schiefern der Sierra de Trinidad scheint hier jedenfalls eine Meta- morphose bei der laramischen Orogenese auszuschliel3en.

Die Frage nach einer 5stlichen Fortsetzung des mittelamerikanischen paliiozoischen Orogens in den Raum der Antillen kann also z. Z. noch nicht mit Sidaerheit beantwortet werden, solange die Altersstellung der kristal- linen Schiefer noch nicht gekl~irt ist.

Die n~ichsten Vorkommen pal~iozoiseher Serien finden sich im Kern der kolumbianischen Anden und insbesondere in den unmittelbar an das karibisdae Meet anstoBenden Gebieten der Sierra Nevada de Santa Marta und der Halbinsel Goajira. Wie sie in den zirkumpazfllschen Bauplan einzubeziehen sind, mul3 ebenfalls zukfinftigen Untersuchungen vorbehal- ten bleiben. Eine Verbindung, wie sie EARDLEY (1954, Fig. 2) yon Guate- mala fiber das Yucat~in-Becken, den Westteil Hispaniolas und den Beata- Rficken zum Sfidamerikanischen Festland annahm, mul3 als Hypothese gelten. Das vorliegende Tatsachenmaterial ist in der Strukturkarte Abb. 4 zusammengestellt.

Die n a e h m i t t e l p e r m i s c h e O r o g e n e s e brachte flit Mittel- amerika eine kr/iftige R e g r e s s i o n. Oberpermische Meeresablagerun- gen sind nidlt mehr bekannt. Auch im nfrdlichen Siidamerika, dessen West- tell w~ihrend des unteren Perms weitgehend yore Meere bedeckt war, sind das obere Perm und untere bis mittlere Trias geokrate Zeiten. Die MSglichkeit einer interkontinentalen Festlandsverbindung ist aber trotzdem aus faunistisdaen und floristischen Griinden yon RUTXEN (1985) verneint worden. Ober den Zustand des karibischen Raumes im Perm sind keine si&ereu Angaben mSglich.

Die Trias war ha Mittelamerika Festlandszeit, in welcher die jung- pal~iozoischen Orogene der Abtragung anheimgefallen sind. Marine Sedi- mente sind unbekannt, die festl~indische Sedimentation dih-fte mit den Todos Smltos-Schichten erst im Jura wieder eingesetzt haben. Da auch das nSrdliche Sfidamerika Festland war, ist in der unteren Trias inter- kontinentale Verbindung mSglich. In der oberen Trias (Nor) transgredierte das Meer in einem langen schmalen Trog yon Kolumbien bis nach Boli- vien, w~ihrend der Ostteil Sfidamerikas festl~indischer Abtragungs- und Ablagerungsraum blieb (HAR~maTON 1962, S. 1792). Die engen Beziehun- geu der Triasfaunen der pazifischen Randgeosynklinale zu denen Europas lassen eine Meeresverbindung annehmen (RUTTEN 1985, S. 74), die man in Teile des karibischen Raumes verlegen kann. N~ihere Angaben fiber dies Gebiet sind jedoch nicht mSglich. Eine kartenmSJ3ige Darstellung der Pal~iogeographie entbehrt sowohl ftir das Perm wie ffir die Trias hinrei- chender Unterlagen und ist erst ffir den Jura mit einiger Berechtigung mSglich.

t3ber die Pal~/ogeographie des Juras in Mexico hat EaBEN (1956a, b, c, 1957) ausffihrlich berichtet. Hier herrschten im unteren Jura festl~indische Verh~iltnisse, nur randlieh sehiebt sich die K/iste in drei grol3e Buchten vor (Abb. 5). Im oberen Jura, beginnend mit dem Bathonien, kommt es jedoeh

1220

Geologische B.undschau~ Band 54 B., "WEYL , Texttafel 26

Ootf von Mexico

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~ Mesozoische Kristottine Schiefer

~ Pol(~ozoische und pr~kombrische Mossive

• Negative Schwereanomalie

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F~ Jungtertiare Strukturlinien ~ Kretozisch. alttertiSre

StrukturIinien

Abb, 4, Strukturkarte des mittelamerikanischen Raumes,

R. WEYL - - Die pal~togeographische Entwicklung

zu weitreiehender Transgression, die vom Callovien an zur Herausbildung der jungmesozoischen mexikanischen Geosynklinale ffihrt. In Mittelamerika dfirften weite Gebiete des Sapperlandes, d.h. yon Guatemala, El Salvador, Honduras und Nicaragua w~ihrend des Juras ebenfalls Festland gewesen .,~ein, auf dem die kontinentalen Todos Santos-Schichten zur Ablagerung kamen.

S/idSsflich davon, also etwa im Raume Costa Ricas und Panamas, ist dagegen eine interozeanische Verbindung, die sogenannte Panama-Stral3e anzunehmen, durch die Austansch mariner Faunen zwischen der Tethys und den andinen Meeresgebieten Sfidamerikas und Westmexicos erfolgte. Belegt ist diese Stral3e aus Mittelamerika selbst erst dutch die marine E1 Plan-Formation in Zentral-Honduras, die mitteljurassisch sein dfirfte (CAR- eENTER 1954, S. 27) und dutch vereinzelte Fossilfunde (IMLAY 1952, S. 970). Das nSrdliche Sfidamerika war ebenfalls w~ihrend des Juras zur Hauptsache Festland. Unter der Annahrne, dal3 die Dagua-Formation des westandi- uen Raumes Kolumbiens dern R~it/Lias angehSrt, hat BiJRGL (1961, Abb. 16 und S. 155) dieses Gebiet als Meeresgebiet ausgeschieden, an das sich ostw~ts im ostandinen Gebiet ein kontinentaler Sedimentationsraum an- sdalol3. Im oberen Lias war aber auch das westandine Gebiet wieder Festland (HARRINGTON 1962, S. 1794 if). Mit Ausnahme der Halbinsel Goa- jira blieb der Norden Sfidamerikas wahrend des Doggers und bis ins Kimmeridge hinein Festland, im Tithon erfolgte dann die grol3e Trans- gression, welche die jungmesozoische Geosynklinalzeit des nSrdlichen An- dertraumes einleitete.

Auf den Antillen ist mariner Jura ausschliel31ich yon Cuba nachgewiesen und zwar zun~ichst aus dem Westen der Insel, wo KRSMMELBEIN (1956) erstmalig eine Triogonia in der Cayetano-Formation land, die diese Forma- tion vermuflich in den h6heren Dogger stellen Iiil3t, Die hierfiber folgende fossilreiche Jagua-Formation des oberen Oxford ist ebenfalls auf den Westen der Insel, die Sierra de los Organos, beschdinkt. Eine Faunenlficke im Kimmeridge wurde yon IMLAY (1942, 1952) mit einer vermutlichen Winkeldiskordanz in Verbindung gebracht, die auf eine nevadidische Orogenese hh_'tte hinweisen kSnnen. Doch erscheint dies nach STILLE (1940, S. 327/28) und HOFFSTETTER (1960, S. 61) keineswegs gesichert. Auf jeden Fall folgt mit dem oberen Portland eine weit nach Osten vorgreifende Transgression, die zur Ablagerung des miichtigen, bis in die Unterkreide reichenden Vifiales-Kalkes ffihrte.

Alle Mutmal3ungen fiber ein etwa jurassisches Alter der metamorphen Serien auf den grol3en Antillen entbehren des pal~iontologischen Nach- weises, so dab das pal~iogeographische Gesamtbild des karibischen Raumes im Jura recht uugewi]3 bleiben mnJ3 und je nach der Grundkonzeption ffir die mesozoische Situation im Raume des karibischen Meeres verschieden gesehen wurde. W~ihrend SGHUCHERT (1935) ein karibisches Meer yon Costa Rica und Panama nach Osten fiber das Gebiet der heutigen Kleinen Antillen mit dem Atlantik verbunden sein l~3t, zeichnet EA~DLEY (1951, Fig. 340) den gleichen Raum als Festland. Ffir das Gebiet im Sfiden Cubas

1221

Aufs~itze

wird diese Auffassung dadurch best~itigt, daft die bis 1500 m m'achtigela klastischen Cayetano-Schichten ihr Sedimentmaterial yon S/Jden her gelie- fert bekamen und RIOASsI-STuD~.a (1968) in den Kristallin-Gebieten Cubas Reste eines ehemals zusammenh~ingenden Abtragungsgebietes in diesem Raume sieht.

{Jbereinstimmung herrscht bei den verschiedenen Konzeptionen insofern, als die Transgressionen in das 5stliche Mexico und nach Cuba vom Golf yon Mexico ausgingen,

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Abb. 5. Paliiogeographie Mittelamerikas im oberen Jura (nach ERBEN 1956, 1957),

Vonder Unterkreide an mehren sich die Daten, so dab versucht werden kann, nieht nur die Festlandsgrenzen zu umreil3en, sondern auch verschie- dene Faziesgebiete bzw. aus ihnen abgeleitete Krustentypen zu untersehei- den (Abb. 6).

In Chiapas und Guatemala ist der tSbergang v o n d e r terrestrischen Todos Santos-Formation zur marinen Kreide altbekannt. RICHARDS (1968) trennte die hangenden, sehon marinen Teile clef Todos Santos-Formation als San Rieardo-Formation yon ihr ab. Sie ist in den sp~/ten Jura oder in die frfihe Kreide zu datieren und ]eitet die grel3e unterkretazisehe Transgression ein, die im Mittelalb ihren H6hepunkt erreichte und wohl das gesamte Sapperland erfa6t haben dfirfte. Sierra Madre-Kalk in Chiapas, Ixeoy-Kalk in Guatemala, Atima-Kalk in Honduras, die Kalkserie der Metap~n-Schichten in E1 Salvador und die Kalke des Rio Bocay in Zen- tralniearagua zeugen yon weitgehender Meeresbedeckung im Alb. In Nordguatemala ist eine mehr als 2500 m m~chtige Evaporitserie erbohrt

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R. WEYL - - Die pal~iogeographisdle Entwicklung

worden (VINsoN & BRINEMAN 1968, S. 108). In E1 Salvador und Honduras stellten sidl aber bald wieder - - dureh die obere Konglomeratserie yon MetapAn und die liegenden Teile der Victoria-Formation angezeigt - - festl~ndisehe Verh~ltnisse ein, die in E1 Salvador bis in die Gegenwart andauern, w~ihrend Honduras in der Oberkreide wieder in den Meeres- bereieh eingezogen wurde.

Im sfidlidaen Mittelamerika sind die Verh/iltnisse weniger klar. Naeh LLOYD (1968) soll es am Ende des mittleren Juras im Gebiet der Panama- 8tral3e (LLOYD sprieht yon mid American channel) zu Krustenbewegungen gekommen sein, in deren Folge der Meeresboden in NW/SE streichende

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Abb. 6. Pal~iogeographie Mittelamerikas in der Onterkreide.

Riicken aufgew61bt worden sei. Im westlichsten dieser Riicken, dessen Lage im heutigen Pazifik zu suchen ist, sei es zu lebhaftem Vulkanismus gekommen, der eine Kette yon Vulkaninseln zwisdaen einem fesflandischen Panama-Sporn und dem n6rdlichen Mittelamerika habe entstehen lassen. Diese Inselkette habe in der Kreide das klastische Material des Nicoya- Komplexes geliefert, zu dem die an Oft und Stelle gef6rderten Vulkanite hinzu kamen. Diese groBenteils auf Grund nieht publizierter Ergebnisse der ErdNexploration in Costa Rica entwickelten Vorstellungen lassen das siidlicb~e Mittelamerika v o n d e r (?) Unterkreide an als marin-vulkanisches Gebiet rnit ~ihnlidaer Gesteinsbfldung wie den westandinen Raum Kolum- biens erscheinen, so dab es gerechtfertigt zu sein scheint, ihn in die andine Geosynklinale einzubeziehen. Nach HENNINCSEN (S. U.) ist diese Entwick- lung jedoch erst yon der Oberkreide an zu belegen.

Auf den groBen Antillen ist die Unterkreide in Cuba, Hispaniola und Puerto Rico nachgewiesen. Auf Cuba herrscht nerithische Kalkfazies, doch soil sich nadl DocLoz & VUACNAT (1962) bereits eine Differenzierung in

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Aufs~itze

eine Reihe yon Norden nada Sfiden angeordneter Faziesbezirke bemerkbar machen:

Evaporitfazies mit fiber 8000 m m~ichtigen Evaporiten und Kalken, Kalk- fazies mit fiberwiegend pelagischen Kalken, Radiolaritfazies mit 10O bis 120 m m~ichtigen Radiolariten, Vulkanitfazies, und im Sfiden hiervon das Abtragungsgebiet, dessen tleste in dem metamorphen Kristallin der Isla de Pinos, Sierra de Trinidad und des Oriente vorliegen.

Festland ~ Anhydrit, Salz Konglomerate ~ Dolomit

So~d~t~i~, ~ Kotk

wtkooi~, ~ Brache

Abb. 7. Die Faziesgebiete Cubas im Jungmesozoikum (naeh WASSALL 1957).

Xhnlich zeichnete WASALL (1957) die Faziesverteflung des eubanischen Mesozoikums (Abb. 7).

Auf Hispaniola wird die Unterkreide durch Pelite, Kieselschiefer, Kalke und Vulkanite vertreten (Bowm 1960), in Puerto Rico herrschen Vulkanite v o r .

Schichtm~ichtigkeiten, Fazieswe~sel und beginnender Vulkanismus cha- rakterisieren das Gebiet der GroBen Antillen nunmehr als Geosyklinale, die ihre voile Entwicklung in der Oberkreide erhielt. WOODnING (1954, S. 729.) spricht ausdrficklieh von einer Geosynklinale oder E u g e o s y n - k 1 i n a 1 e, so/ern man diesen Ausdruck bevorzuge. Dieser Auffassung ent- sprechend sind in der Karte Abb. 6 die verschiedenen Faziesbezirke Cubas, die in Abb. 7 ausgesehieden wurde, als Geosynklinalgebiet zusammenge-

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R . W E Y L - - Die pal~iogeographische Entwicklung

fai3t worden. Bahama-Schelf und Florida sind dagegen Gebiete rein kar- bonatischer Flachseeablagerungen.

Ober die Verh/iltnisse im Gebiet der Kleinen Antillen ist ffir die Zeit der Kreide nichts bekannt, da bier die Dokumente erst mit dem Altterti/ir einsetzen. Ebenso sind fiber die Verh~iltnisse im Raume des Karibischen Meeres nur sehr vage Aussagen zu machen. In den Karten Abb. 6 und 8 ist die Auffassung vertreten worden, dab es sich ira wesentlichen um ein altes Festlandsgebiet handelte, das erst im Laufe der Kreide und des Terti~irs versank.

Die verschiedenen Vorstellungen yon der Beschaffenheit des Karibi- schen Meeres zur Zeit des Jungmesozoikums hat BUTTEaLIN (1956, S. 429 bis 488) diskutiert, worauf hier verwiesen sei, wenn aussch]ieBIich die Grfinde genannt werden, die m.E. die Annahme eines alten, heute im Meer versunkenen Kontinentalblockes am ehesten reehffertigen. Es sind dies:

1. Die Notwendigkeit, Liefergebiete ffir mtichtige, quarzffihrende Sedi- mentserien nachzuweisen, die ffir die Cayetano-Schichten Cubas im Sfiden dieser Insel gelegen haben mfissen und ffir die m/ichtigen Shales der Kreide Jamaicas naeh GHVBB (1960) ebenfalls im Sfiden zu suchen sin&

2. Reste kontinentaler Kruste im Nicaragua-Rficken zwischen ozeani- scher Kruste des Cayman-Troges und des Colombia-Beckens. (EwlNG, ATO1NE • EWlNG 1960).

8. Der nach allem ganz junge tektonische Einbruch des Cayman-Grabens als ein Teilstfick des Karibischen Meeresbeekens (TABER 1922, 1934).

4. Die Anlage der AntillengeosynklinaIe und des aus ihr hervorgegan- genen Orogens. Geosynklinalen sind fiblicherweise an die Grenzregion kontinentaler und ozeanischer Kruste gebunden (aus Grfinden, die etwa der von RITTMANN (1960) entwickelten Vorstellung entspringen m6gen). So w~ire es schwer vorstellbar, dai3 sieh zwischen dem Atlan- tischen Ozean und einem ebenso gebauten Tiefseebecken im Raume des heutigen Karibischen Meeres eine Geosynklinale und ein Orogen yon typisch zirkumpaziflscher Entwicklung gebildet haben k6nnten. Dies gilt insbesondere ffir

5. die MagmenfSrderung. Sie begann in der {SeosynHinalphase mit einem breit differenzierten Vulkanismus, brachte im Zt~ge der Oro- genese sehr groBe Massen yon Quarzdioriten und Granodioriten und klingt mit wiederum stark differenzierten, fiberwiegend al~er andesi- tischen und auch dazitisehen FSrderungen irn Vulkangebiet der Klei- hen Antfllen aus, die in allen Merkmalen typische Vertreter des zirkumpazifischen Vulkangfirtels sind. Auf die Probleme des Magma- tismus im behandelten Raume wird in einer anderen Arbeit (WEYL, im Druck) eingegangen.

6. Der Vergleich zwischen Antillenbogen mit dem eingeschlossenen Beeken des Karibischen Meeres und anderen ~ihnlich gebauten Gebie- ten wie Insulinde, Karpathenbogen oder Mediterranen Becken, der

78 Geologische Rundschau, Bd. 54 1225

Aufs~itze

schon vielfach angestellt worden ist, spricht durch die zahlreichen Analogien (vgl. WEYL 1950, S. 217 219) ffir die Annahme eines ver- sunkenen Zwischengebirges, das mSglicherweise auch f/it das Auslen- ken des zirkumpazifischen Orogengfirtels in den atlantischen Raum verantwortlich zu machen wiire.

Die Hoffnung, aus der mit geophysikalischen Methoden vorangetriebe- nell Erforschung des Krustenbaues eine verbindliche Antwort auf die Frage nach der Vorgeschichte des Karibischen Beckens zu erhalten, hat sich bisher nicht erffillt. OFFICEa et al. (1959, S. 107) schrieben zwar sehr entsdaieden, dab die Ergebnisse wenig Raum ffir die MSglichkeit lassen, dab das Karibische Becken dutch Absinken eines Kontinentalblockes ent- standen sei, HEEZEN (1960, S. 12)betont dagegen, dab die Kruste des Karibischen Beckens eine Zwischenstellung zwischen ozeanischer und kon- tinentaler Kruste einnehme, stellt aber ausdr/icklich die Frage, in welcher Richtung die Entwicklung gehe, und 15]3t often, ob sic ozeanisch sei und sich in Richtung auf einen Kontinent entwickle oder den umgekehrten Weg gehe. Denkt man daran, dab vor der pazifischen Kfiste S/id- und Mittel- amerikas ganz sidaer gro/3e Kontinentalgebiete im Terti~ir zu Ozeanen geworden sind (GERTH 1955, ILLIES 1960, WEYL 1961), SO scheinen mir gegen die MSglichkeit einer ~hnlichen Entwicklung des Karibischen Bek- kens keine Bedenken grunds~itzlicher Art berechtigt zu sein. Vermehrte Kenntnis des Meeresbodens und eine erfolgreiche Tiefseebohrung w/irden zur endgfiltigen Kl~rung der Frage sicher entscheidend beitragen kSnnen.

Das pal~ogeographisd~e Bild der Oberkreide weist viele ,~hnlichkeiten mit dem der Unterkreide auf: Geosynklinalen im Gebiet der Grol3en Antil- fen, im nSrdlichen Venezuela und anschlieBend an den westandinen Raum im Gebiet des Isthmus. Schelfgebiete mit fiberwiegend karbonatischer Sedimentbildung vor allem im Raume des weiterhin zunachst unterge- tauchten Sapperlandes.

Neu is t die Herausbildung eines Troges im sfidlichen Nicaragua und vermutlich der Einbruch yon Teilen des westkaribischen Beckens zwischen Cuba und Honduras. Gegen Ende der Kreide machten sich Krustenbewe- gungen bemerkbar, die in der laramischen Orogenese ihren HShepunkt erreichen und zu weitgehenden Regressionen ffihren. In der Karte Abb. 8 ist im wesentlichen der Zustand vor Einsetzen dieser Regressionen dar- gestellt. Die Entwicklung verlief in den Teilgebieten wie folgt:

Im mexicanischen Chiapas sind nach CHUB~ (1959, S. 754) die vom Apt bis ins Turon reichenden Sierra Madre-Kalke frei yon Quarzen; die palao- zoischen Granite und die jurassischen Todos Santos-Schichten mfissen daher unter dem Meeresboden gelegen haben. Die groBe Machtigkeit der Kalke yon fiber 2000 mis t nut durch st~ndige Senkung zu erkl~iren. Das Fehlen yon Goniac und Santon lal3t dagegen kriiftige Hebung annehmen, dutch welche der Beginn der laramischen Orogenese angezeigt wird. In dieser Zeit beginnt die Heranshebung der Sierra Madre. Quarze im Campan und Maastricht weisen darauf hin, dal3 die zuvor abgelagerte Kalkdecke fiber dem Grundgebirge bereits wieder fortger/iumt worden ist, was sich auch

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R. W~L - - Die paliiogeographische Entwicklung

in einer Auflagerung dieser Schichten unmittelbar auf Todos Santos-Schich- ten erweist. Sant0n und Maastrieht sind auf einzelne Becken begrenzt, die in Form und Lage den heutigen Synklinalen des n6rdlichen Chiapas ent- spredaen.

Der Meeresraum setzte ostw~irts in Guatemala fort, wo die Cobgm-Kalke und die hieriiber folgende kalkige Campur-Formation eine konfinuierliche Meeresbedeckung vom Neokom bis ins Santon erweisen (VINsON 1962). Hier ffihren Krustenbewegungen im Campan zur Unterbrechung der Sedi- mentation, die im oberen Campan und Maastricht mit der Verapaz-Gruppe

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Abb. 8. Pal~iogeographie Mittelarnerikas in der Oberkreide.

(VINSON 1962, S. 487) nunmehr fiberwiegend klastisch wird und ihr Mate- rial tells aus sfidlich aufsteigenden Gebieten /ilterer Mesozoikums oder Pal/iozoikums, tells aus Derivaten der kretazischen Kalkdecke der Maya- berge bezieht. Der tlaum yon Guatemala ist sehr deutlich in ein sfidliches Hochland, eine Vortiefe und ein n6rdlich anschliel3endes Schelfgebiet ge- gliedert. Die Karte Abb. 8 bringt dies schematisch im AnschluB an eine Darstellung VINSONS (1962, Fig. 9) zum Ausdruck.

Die 6sfliche Fortsetzung des Meeresraumes ist durch eine m~ehtige Schiehffolge in Honduras belegt, fiber die MILLS (1959) beriehtete. Apt bis Cenoman waren Zeiten ruhiger Kalkablagerungen in tieferem Wasser. Krustenbewegungen zu Beginn der Oberkreide ffihrten dann zur Ablage- rung klastiseher ]~Taehwasserabs~tze, auf die yore oberen Cenoman bis ins Eoz/in durchgehende m/iehtige Sandsteine und Sehiefertone folgen. Eine Gesamtm~iehtigkeit von fiber 5000 m Mesozoikum l~il3t auch hier starke Absenkung im Sedimentationsraum, erhebliche Abtragung in den angren- zenden Festlandsgebieten annehmen.

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Aufsiitze

Diese Abtragungsgebiete sind einmal im Sfiden, im Gebiet yon E1 Sal- vador und Sfidnicaragua, zum anderen abet wohl auch im Norden zu sudaen, wo VINSON & BttINEMAN (1968) eine in dem Raum des Karibischen Meeres ausstreichende Schwelle zeichnen. Die gleichen Autoren nehmen an, dab das Meeresbecken des n6rdlichen Mittelamerikas iiber Siidhonduras' Verbindung zu dem in der Oberkreide deutlich in Erscheinung tretenden Nicaragua-Trog gehabt habe. Nach den bisher vertiffentlichten Unterlagen seheint mir diese Annahme jedock nicht begrfindet.

Im sfidlichen Mittelamerika sind kretazische tuffitische Sandsteine, Lu- tite, Kieselschiefer und Kalke in Verbindung mit basisehen Vulkaniten weit verbreitet. Sie wurden als ,,Nicoya-Komplex", ,,Golfito-Formation" (Zuletzt DENGO 1962a und b) yon der pazifischen Seite Costa Ricas, als ,Basalkomplex" aus Panama (WOODRING 1957) beschrieben. Ihre genauere Einstufung maeht noch Schwierigkeiten. W~hrend DENGO ein unterkreta- zisches Alter der als fossilfrei geltenden Serien Costa Ricas annahm, hat WOODRING die Vorkommen in die Oberkreide gestellt. HENNINGSEN konnte auf Grund noch unver6ffentlichter Foraminiferenfunde in Gesteinen Costa Ricas ein oberkretazisches Alter (Turon-Santon) sehr wahrscheinlich machen, wiihrend er das Vorkommen yon Unterkreide ffir unwahrschein- lida, das von Jura fiir ausgesdllossen hitlt.

Ffir das paliiogeographische Bild des sfidlichen Mittelamerikas in d e r Oberkreide ist das Vorkommen miichtiger, von Vulkaniten begleiteter Ablagerungen bedeutsam, da sie den AnschluB an die vulkanisch bestimmte Oberkreide des westandinen Raumes Kolumbiens bilden und die Annahme nahelegen, dal3 sich die westandine Geosynklinale fiber Panama bis in den Nordwesten Costa l~icas erstreckte. Die in der Karte Abb. 8 wieder- gegebene Auffassung wurde bereits von STILLE (1940, Abb. 82)und WOOD- RING (1954, Fig. 1) vertreten, die das s/idlichste Mittelamerika in das Gebiet der antillisch-westandinen vulkanogenen Kreide einbezogen. Der Gegensatz zu der avulkanischen Oberkreide des Sapperlandes und der ostandinen Geosynklinale ist ebenfalls altbekannt.

Die oberkretazische Geosynklinalserie des sfidlidlen Mittelamerikas er- fuhr in der Oberkreide, nach HENNINGSEN (unver6ffentliclat) zwisdaen San- ton und Campan, eine kraftige Deformation, die mit leichter epizonaler Metamorphose verbunden war. Im AnschluB an diese Orogenese kam es im sfidwestlichen Nicaragua mit der Rivas-Formation zur Herausbildung eines neuen Troges, der als Nicaragua-Trog (VINSON & BRINEMAN 1963, Fig. 8) bis ins Mioziin bestehen blieb und eine klastisch-tuffitische Schicht- folge yon 10 km Miichtigkeit aufnahm (Zol, Hs & DEL GIUDIGE 1958). Das Sedimentmaterial stammte tells vom n6rdlichen Festland, das vor allem rotgefiirbte Arkosen lieferte, wie auch von Vulkanen und Vulkaninseln im Westen, wie vor allem LLOYD (1963) betont. Von der Oberkreide an (FISHER & PESSAGNO 1965) weitete sich dieses Sedimentationsgebiet nach Sfidosten aus und griff fiber Costa Rica und Panama hinweg, wo sich im Terrier ein neuer Zyklus von Geosynklinale und Orogenese abspielte.

Die Antillengeosynklinale im Norden umfaBte in der Oberkreide den

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R. WEYL - - ]Die pal~ogeographisc~e Entwiddung

Raum von Cuba, Hispaniola, Puerto Rico und Jungferninseln sowie den Ostteil Jamaicas. M~ichtige pyroklastische Ablagerungen herrschen vor. Ein- zelne Vulkanzentren konnten im Gebiet Puerto Ricos nachgewiesen wer- den (KAYE 1959, MATTSON 1960), sonst ist ihre Lage ungewiB. Ihre nSrd- liche Begrenzung hatte die Geosynklinale am Florida-Bahama-Schelf mit seinen karbonatischen Flachwasserablagerungen. Der Siidrand kann auf

.... Jamaica erfagt werden '(CHUBB 1960), wo West- und Zentralteil der Insel einem Schelf mit stark von dem 5stlichen Geosynklinalgebiet abweichender Fauna angehSrten. Auch wirkte sich die laramische Orogenese in diesem westlichen Schelfgebiet wesentlich sehw~ieher aus als in der Geosynklinale selbst. In allen/ibrigen Gebieten ist die S/idbegrenzung der Antillen-Geo- synklinale rein hypothetisch.

Auf der Sfidseite des Karibischen Meeres finder sich in den niederl~indi- sehen Inseln unter dem Winde und auf Tobago eine stark vulkaniscla beeinflugte Oberkreide, die derjenigen der Grol~en Antillen bemerkens- weft ~ihnelt. Auch in der Kfistenkordillere Venezuelas ist die Oberkreide in der Tiara-Formation vulkaniseh ausgebildet. SALVADOR & HOTZ (1968) geben daher f/Jr dies Gebiet, das in der Unterkreide noch ein tiefer Flysch- trog gewesen war, zunehmende Hebung und Vulkanisnms in der Ober- kreide an, w/ihrend sich s/idlich ein breiter Gfirtel klastischer Schelfablage- rungen bis an die Kfiste des Gayana-Schildes erstreckte.

Infolge der laramlsehen Krustenbewegungen wurden weite Gebiete des mittelamerikanischen Raumes am Ende der Kreide landfest (Abb. 9). Das sapperl/indische Mittelamerika ist wieder aufgetaucht und umfaBt nunmehr Ms endg/iltiges Festland etwa den Raum yon der Sierra Madre de Chiapas, Zentral- und Sfidguatemala, Sfidhonduras und Nicaragua. Auf seiner Nord- seite war das Meer zu Beginn des Terti/irs welt zurfickgedr/ingt, denn im Gebiet des Pet6n klafft zwischen dem Maastridlt der Verapaz-Gruppe und der mit dem Untereoziin beginnenden Pet6ngruppe eine weitreichende Sdaichflficke (VINsON 1962), und das Gebiet der Halbinsel Yucatan war im Paleoz~in nur randlich yon Flachsee iiberflutet, w~ihrend im Innern eine Lagunarfazies entwickelt ist (BtrTTEnLIN & BONET 1968). Im Norden von Honduras geht nach MILLS (1959) die Llama-Formation mit massigen braunen Sandsteinen bis ins Altterti~ir hinein, so daB hier mit randlicher Fladasee am Nordrande des Sapperlandes zu rechnen ist.

Auf seiner Sfidseite wurde der Nicaragua-Trog stark eingeengt, da sida nach DENCO (1962a) und LLOYD (1968) das Gebiet yon Guanacaste in NW-Costa Riea und Teile SW-Nicaraguas zu einem ,,Guanarivas"-Festland heraushoben. Schichtliicken zwischen dem oberkretazischen Basalkomplex und dem transgredierenden Mittel- bis Obereoz/in im fibrigen pazifischen K/istengebiet Costa Ricas und in Panama (DENGO 1962, TEarY 1956, ~VooDmNG 1957) lassen zu Beginn des Terti/irs mit weiter Festlandsver- breitung rechnen, welche die M6gliehkeit zu terrestrischem Faunenaus- tausch zwischen Nord- und Siidamerika geboten haben mag. Jedenfalls sdleint im Isthmusgebiet eher eine interkontinentale Verbindung m6glida gewesen zu sein als im Gebiet der Antillen. Eine hiervon abweichende

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AufsStze

vorstellung hat allerdings LLOYD (1968, S. 96) entwiekelt, der zwisdaen dem Guanarivas-Land und einem Panama-Sporn eine Kette kleinerer Vul- kaninseln annimmt. Die erw~ihnte stratigraphisehe Liieke und die tiergeo- graphisehen Beziehungen maehen aber zumindest zeitweise eine wesentlieho weitere Ausdehnung des Festlandes wahrseheinlieh (vgl. KRAUS 1964).

Aueh im Gebiet der Antillen wurden infolge laramiseher Krustenbewe- gungen Teile des Geosynklinalraumes herausgehoben und fielen der Abtra- gung anheim, wie dies dureh weit verbreitete grobklastisehe Ablagerungen zu Beginn der terti~iren Sehiehtfolge und Transgression des Altterti~irs angezeigt wird. Da aber die Hanptdeformation in den versehiedenen Ge- bieten zu sehr verschiedenen Zeiten zwisehen Campan und Mitteleoz~in erfolgte, w~_hrend anderw~irts die marine Abfolge liiekenlos fortsetzte, ist es n i e h t zur Herausbfldung eines gesdllossenen antillisehen Fesflandes gekommen, wie dies noeh von 8CH~C~UT (1985, Tafel 7) angenommen werden konnte.

Cuba blieb im Paleoz~n weitgehend Meeresgebiet, in dem die kalkigen Pelite der Madruga-Formation, die Kalke der Remedies-Formation und im Oriente die mSehtige marin-vulkanisehe Cobre-Formation zur Ablagerung kamen. Ortliehe Vorkommen yon aufgearbeiteter Kreide in der Remedies- Formation zeigen lokale Abtragungsgebiete an. In Jamaica wurden dage- gen weite Teile landfest, im Osten das Gebiet der Blue Mountains, im Zentrum und Westen der Cornwall-Middlesex-Block. Zwisehen ihnen bil- dete sieh der eoz~ine Wagwater-Trog aus. Aueh Hispaniola war groBenteils Festland. In Haiti dentet die in Einzelvorkommen weit verbreitete grob- klastische Marigot-Formation des Paleoz~s auf kfiiftiges Relief der larami- schen Faltenz/ige, in der Dominikanischen Republik fehlt PaleozSn weit- gehend, wShrend die terti~ire Schichtenfolge in den verschiedenen Be&en mit eoz~inen Konglomeraten beginnt. Nur ans dem Be&en yon Azua-San Juan ist marines Paleoz~in bekannt. Auf Puerto Rico geht dagegen die Geosynklinalphase bis ins Untereozan, und erst vom Mitteleozan an stellen sid~ bier festl~indische VerhSltnisse ein.

t)ber die Inseln vor dem Winde ist nidats bekannt. Dagegen ffihrten die intrasenonen Krustenbewegungen auf den Inseln unter dem Winde zu Regression und Ablagerung von Konglomeraten, anf die im Paleoz~in und Eoziin eine durch Schichtlficken angezeigte Festlandszeit folgte.

~ber den Ranm des Karibischen Meeres sind keine direkten Aussagen mSglida. Da es aber im Eoz~in in den meisten Gebieten der Antillen zu einer fast vollst~indigen Transgression und in ihrer Folge zu einer sehr einheitlichen Kalksedimentation kam, liegt es nahe, mit Beginn des Terti~irs im Raume des Karibischen Beckens Meeresverh~iltnisse anzunehmen.

,,Bei der Behandlung des T e r t i ~i r s stSl3t man auf zwei Schwierig- keiten. Erstens sind die Daten so zahlreich, dab man schematisieren muB, will man nicht zu ausffihrlich werden, und zweitens haben in den letzten 85 Jahren die Auffassungen fiber das Alter vieler Ablagerungen in West- indien und Zentralamerika stark geschwankt." Diese vor genau 80 Jahren von L. Rv'rTEN (1985, S. 81) der Behandlung der terti~iren Pal~iogeographie

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R. WEYL - - D i e paliiogeographisehe Entwicklung

vorausgestellte Bernerkung hat auch heute noch volle Giiltigkeit. Urn den genannten Scattwierigkeiten zu entgehen, wird auf eine synoptische Dar- stellung der einzelnen Abschnitte des Terti~irs im T e x t verzichtet und diese in einer Reihe von Karten (Abb. 9--13) versucht, w~ihrend irn Text die sich unterschiedlich entwickelnden Teilgebiete unseres Raumes kurz charakterisiert seien. Es sind dies:

Der Festlandskern des niirdlichen Mittelarnerikas. Sein n~irdliches Vorland einschlieBlich der Halbinsel Yucatan. Das Orogen des siidlichen Mittelamerikas. Die Grol3en Antillen. Die Inseln vor dern Winde. Die Inseln unter dern Winde und der Nor&and Siidamerikas.

Der K e r n d e s n S r d l i c h e n M i t t e l a r n e r i k a s blieb w~ihrend des gesamten Terti~irs und bis in die Gegenwart Festland, auf dem, rnit dem Mioziin beginnend, lebhafter Vulkanisrnus einsetzte. Da dies Gebiet yon mir 1961 eingehend behandelt wurde, sei hier nur darauf hingewiesen, dab irn Jungterti~ir Rurnpffl~ichenbildung und tiefgriindige Rotlehmverwit, terung weit verbreitet sind und dab die heutigen Gebirge das Ergebnis jfingster Heraushebung an Brfichen sin& Die gleichen Erscheinungen wer- den wir im Gebiet der Antillen wiederfinden.

l~ber d a s n 5 r d 1 i c h e V o r 1 a n d sind durch die Erdiilexploration i n Guatemala und Yucaffm in den letzten Jahren wesentlich genauere Kennt- nisse yon Schicht_folge, Bau und pal~ogeographischer Entwicklung erwor- ben und auch z.T. pUbliziert worden (LLOYD & DENGO 1960, VINSON 1962, VINSON & BI~INEMAN 1963). Vor dem sich heraushebenden Gebirgs- land Zentralguaternalas bildete sich eine Vortiefe aus, die nach Westen in die Golfkiistengeosynklinale yon Chiapas fortsetzte und irn Osten zeitweise zurn Golf yon Honduras Meeresverbindung hatte. Nach dern Chapayal- Tiefland wird sie als C h a p a y a 1 - B e c k e n bezeichnet, in dem es irn Untereoz~in zur Ablagerung einer miichtigen klastischen Abfolge, der Pet6n- Gruppe karn, wiihrend auf dem nSrdlich anschlieBenden Yucatfin-Schelf Karbonate und Evaporite abgelagert wurden. Im Mitteleoz~in kam es zu erneuter Faltung in der Vortiefe und weitgehender Regression, die bis ins Oberoligoz~in andauerte und fast das gesamte Nordguaternala und Yucatfin erfal3te. Irn Oberoligoz~in begann das Chapayal-Becken erneut abzusinken und eine rnachtige, bis ins Plioz~in reichende, teils terrestrische, tells ufer- nahe Deltaablagerung von Konglorneraten, Sanden und Tonen aufzuneh- men. Randlich erfolgten sowohl vom Golf yon Mexico wie vorn Golf yon Honduras aus MeeresvorstiiBe, die zur Kalksedimentation insbesondere an denRiindern derHalbinselYucatfin fiihrten. MitEnde desPlioz~insbeendete erneute Faltung und Hebung die terti~ire Sedimentation, die maximal 5000 rn M~ichtigkeit erreicht.

Im Siiden des zentralamerikanischen Festlandblockes karn es irn zentra- len Tell des Nicaragua-Troges zur-Ablagerung einer vom Senon bis ins Mioz~in reichenden fiberwiegend klastischen Abfolge von fiber 10 000 in M~ichtigkeit (Zoeers & DEL GIUDICE 1958), wiihrend die siidlichen Rand-

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Aufs~tze

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Abb. 9. Palaogeographie Mittelamerikas im Paliioziin.

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Abb. 10. Pal~iogeographie Mittelamerikas im Obereozan.

gebiete des Troges mit Ende der Kreide als sogenannte Guanarivas-Insel ftir liingere Zeit landfest wurden. Eine weitreiehende oberkretazisch-eoz~ine Transgression leitet dann eine bis ins Mioz~in reiehende erneute Geosyn- klinalphase im Raume des s i i d m i t t e l a m e r i k a n i s e h e n O r o g e n s (Costa Riea und Panama) ein, deren Entwicklung vom Verf. 1961 einge- hend er6rtert wurde. In Einzelheiten etwas abweiehende Vorstellungen hat LLOYD (1963) auf Grund erd61geologisdler Explorationsarbeiten in Costa

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R. WE~'L - - Die pal~iogeographische Entwicklung

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Abb. 11. Pal':iogeographie Mittelamerikas im Obero]igoziin.

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Abb. 12. Pal~iogeographie Mittelamerikas im Mittel-ObermiozSn.

Rica und auf Grund neuerer Arbeiten von DENGO (1962a und b) ent- wickelt, w~hrend HENNINGSEN (unver6ffentlicht) die ffir das Verst~indnis entscheidende pazitls~he Kfistenkordillere Costa Ricas bearbei te t hat. ~be r - einstimmung besteht in der Vorstellung, dab im sfidlichen Mittelamerika yon Eoz~n bis ins Miozgn eine mehrere tausend Meter mgchtige Abfolge von Sandsteinen, Schiefertonen, Kieselsd~iefern, Tuffen und meist inter- mediriren bis basisctmn Vulkaniten zur Ablagerung kam, aus der erst gegen

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Aufsitze

Ende des Miozins die heutigen Gebirgsketten ausgefaltet und herausge- hoben wurden. Einzelheiten der pal iogeographischen Entwicklung kSnnen bier nicht erSrtert werden. Wichtigste Probleme sind 1. die Herkunft des klastischen Sedimentmateriales, das teils yon Vulkaninseln in der Geosyn- klinale, tells yon einem ebenfalls vulkanogenen grSleren Festlands- oder Inselkomplex aus dem heutigen pazifischen Vorfeld Costa l~icas herzuleiten ist, 2. die Herkunft groBer Massen sialischen Magmas, das mit der ober- miozinen Fal tung aufdringt und in Form granitischer und granodioritischer P lu tone erstarrt. Problematisch vor allem ist die Lage des Geosynklinal- raumes und des aus ihm entstehenden Orogens zwischen dem ozeanischen Tiefseebecken des Pazifiks und dem halbozeanischen Colombia-Becken.

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Abb, 13. Pa]iogeographie Mittelamerikas im Pliozin,

Auf den G r o fJ e n A n t i 11 e n hat die laramisdle Orogenese in den meisten Gebieten nur vor/ ibergehend zu Fest landsbi ldung gefiihrt, auf die sehr bald wieder eine weitreichende Transgression folgte. Im Raume Jamaicas kam es im Untereoz in zur Herausbi ldung des Wagwater-Troges zwischen den Blue Mountains und dem zentralen Inselblock (Z~a,~s et al. 1962).

Vom oberen Mit te leozin an wird dieser aber wieder iiberflutet und bis ins Mioz in ist Jamaica mit Ausnahme der Blue Mountains Fladlsee mit der sehr einheitlichen Kalksedimentation des Whi te Limestone. Auf Cuba hat die nachuntereozine Hauptfa l tung kaum zu einer Sedimentations- unterbrechung geffihrt. Das klastisch beginnende Mit te leozin wird in seinen hangenden Teilen bereits wieder karbonatisch. Im Osten der Insel dauert geosynklinaler Vulkanismus bis ins Mit te leozin an, dann folgen wechselnd karbonatische und klastische Ablagerungen, die ihren Ursprung

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R. W E Y L - - D i e pal~ogeographische Entwicklung

tells in einem im heutigen Cayman-Graben gelegenen Festland, tells ina Norden Ostcubas haben. Die im Osten Cubas bis ins Eoz~in andauernde Geosynklinale weitet sieh sogar wieder ostw~irts aus und greift auf das Gebiet der NW-,Halbinsel Hispaniolas fiber, wo die Abuillot- und P6rodin- Formation stark vulkanisch beeinfluBt sind. Im fibrigen Hispaniola hhnelt die Entwicklung der Jamaicas. Auf grobklastisches Untereoz~n folgen ein- f6rmige, bis ins Oberoligoz~in reichende pelagische Kalke, wShrend am Sfidrande eines Inselkernes im Raulne der heutigen Cordillera Central eine Saumtiefe machtige klastische Ablagerungen aufnimmt. Im Raume Puerto Ricos und der Jungferninseln, wo die Hauptfaltung erst nach dem Unter- eozhn erfolgte, bildete sich ein gr6Berer Festlandskomplex aus, der erst vom Mitteloligoz~n an randlich fiberflutet und von Kalken fiberdeckt wurde, w~ih- rend die zentralen Teile bis heute Festland blieben.

Das Oligozhn ist im Gebiet der GroBen Antillen eine Zeit relativer tek- tonischer Buhe und fiberwiegend karbonatischer Schelfsedimentation. Im Mioz/in setzen erneute lebhaftere Krustenbewegungen ein, die in zuneh- mendem MaBe zur Herausbildung der heutigen Inselgebiete ftihren. In den persistierenden Sedimentationsbecken der heutigen Inselgebiete herrseht klastische Fazies vor; die oft sehr artenreichen Faunen (BoWDEN, GURABO) weisen auf Flachwasser. Auf Cuba ffihrte kriiftige mittelmioz/ine Orogenese zur Heraushebung der heutigen Gebirgskerne. Oberes Mittel- miozan und Obermioz~in sind in zunehmendem Mai3e auf die Rand- gebiete und einzelne Buchten beschr~inkt. Auf Jamaica beendet eine ober- mioz~ine Falttmg die Zeit der Kalkablagerung, der Kern der Insel wird landfest und nur randlich kommt es zur Ablagerung der Kfisten-Forma- tionen. Auf Hispaniola sind mit Ausnahme der Cordillera Setentrional die heutigen Gebirgsketten Festlandsgebiete geworden, zwischen denen sich stark absinkende und entsprechend mit m~ichtigen Flachseeablagerungen erfiillte Becken befinden: Das Plateau Central und das Valle yon Azua- San Juan zwischen Cordillera Central und Sierra de Neiba, das Becken von Enriquillo zwischen Sierra de Neiba und Sierra de Bahoruco. Die Cordillera Setentrional erscheint erst mit dem Pliozan, das zunehmende Verlandung der Becken erkennen l~Bt. Die Umgestaltung der Becken in Grhben und Heraushebung der zwischenliegenden Festlander zu den heutigen Gebirgen ist der letzte wesentliehe Akt in der Landschaftsent- wicklung, dem weitgehende, vermntlich plioziine Einrumpfung in den Hochgebieten vorausgegangen war. Auch auf Puerto Rico kommt es im Mittelmioz~n zu Krustenbewegungen, die den Raum der Insel im wesent- lichen in der heutigen Form erscheinen lassen und zur Herausbildung einer Reihe yon Rumpffl~chen und Verkarstung der randlidlen Kalk- gebiete ffihren.

Im Gebiet der I n s e l n v o r d e m W i n d e , also auf den Kalkantil- len und den vulkanischen Antillen, beginnt die geologische tJberlieferung mit dem Eoz/in, aus dem die ersten vulkanischen Gesteine mit Einlage- rung von marinen Tuffiten und Kalken yon Martinique, ein vulkanischer Basalkomplex yon Guadeloupe und ahnliche Serien yon St. Martin und

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Aufs~itze

St. Barth616my bekannt sin& Im Mitteleoz/in lag ein F6rderzentrum nad~ CnmSTMANN (1958) 5stlich yon St. Barth616my, yore Obereoz~in verlagerte si& die T~itigkeit in das Gebiet der Insel selbst. Im Unteroligoz/in ist auf St. Martin lebhafter Vulkanismus t/itig und im Oberoligoz~in auf Antigua. Mit dem Oberoligoz~in erlischt aber die Vulkant/itigkeit im 6stli~en Teil des Archipels, die abgetragenen und yon einer Lateritdecke iiber-

,zogenen Vulkanbauten sinken im Oberoligoz~in bis .Untermioz/in uater den Meeresspiegel ab und werden yon einer Decke mariner Kalke /iberzogen.

Intramioz/ine, mit leichter Faltung verbundene Krustenbewegungen lie- Ben die Kalkantillen aber wieder aufsteigen und mit Ausnahme kurzfristi- g e r u n d lokaler pleistoz/iner Transgressionen bis heute lands bleiben, ohne daft es zu einem Wiederaufleben der Vulkant/itigkeit kam. Dagegen finden wir auf den meisten grSf3eren v u l k a n i s e h e n A n t i l l e ~ Zeugnisse einer mit Unterbrechungen w/ihrend des ganzen Terti~irs an- dauernden FSrdert~itigkeit, die sieh heute offensiehtlieh im Abklingen be- findet.

Zusammenfassend kann also gesagt werden, dab im Osten des Antil- lenbogens vom Eoz~in an Vulkaninseln aufragten, auf denen sich die Akti- vit~it der Vulkane offensiehtlich von Osten nach Westen verlagerte. Die Konfiguration des Meeresbodens mit isolierten breiten Biinken und ein- zelnen Vulkanbauten bzw. ihren bis in Tiefen von 2000 und mehr Metern reichenden Sockeln l~iBt annehmen, dab das geographische Bild im Ter- ti~ir nieht wesentlich anders gewesen sein kann als das heutige.

Auf der Siidseite des Karibisehen Meeres bildet sich nach der larami- schen Orogenese und zunehmend w/ihrend des Terti~irs eine Gliederung in generell WSW/ENE streichende Antiklinal- und zwisehengetagerte Synklinalgebiete oder TrSge aus, die auch das heute morphologisehe Bild dieses Gebietes noch weitgehend bestimmt. Es sind dies von Nord nach Sfid:

Die Aruba-Orchila Geoantiklinale. Die Falc6n-Geosynklinale. Die innere Geoantiklinale des venezuelanischen Kfistengebirges. Der Cubagua-Trog. Die ~iuBere venezuelanisehe Antiklinale. Die terti~ire venezuelanisehe Geosynklinale.

Diese Struktureinheiten treten w~ihrend des Terti/irs mehr oder minder deutlich im pal~iogeographisehen Bilde in Erseheinung. Im Gebiet der Aruba-Orchila-Geoantiklinale weisen bereits Konglomerate in der Ober- kreide von Curagao und Bonaire auf zeitweise Festlandsbildung, die sich nadl der untereoz/inen Hauptdeformation durehsetzt und das Gebiet der Inseln mit dem der Halbinseln Goajira und Paraguan/t zu einem Fest- landsgebiet verschmelzen l~13t. Im Obereoz~in, Mioz~in und Pleistoz~in kommt es zu Transgressionen, sp/itpleistoz/ine Bewegungen lassen die

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R. WEYL - - Die pal~iogeographische Entwicklung

heutigen Inseln heraustreten. Siidlich der Antiklinale liegt die mit m~ich- tigem Terti/ir erffillte Falc6n-Geosynklinale, deren Achse in den heutigen Bonaire-Trog ausstreicht. Im Stiden folgt die vom Oligoz~in an herausstei- gende Zone der Kfistenkordillere Zentralvenezuelas, deren 6stliche Fort- setzung dutch den Norden der Insel Margarita hindurchzieht. Auf ihrer Sfidseite bildete sich im Eoz~n der bis ins Mioz/in hinein mit m~chtigen Sedimenten angeffillte Cubagua-Trog, der westwarts bis in das Falc6n- Becken Venezuelas zu verfolgen ist. Die s/idliche oder ~iul3ere Geoanti- klinale, die in den Bergketten der Halbinsel Araya und Paria sowie in der Nordkette Trinidads unmittelbar an die Kfiste herantritt, tauchte im Raume Trinidads bereits nach der laramisdlen Faltung, auf dem vene- zuelanischen Festland erst mit dem Oligozfin auf. Im Eozan hat sie aller Wahrscheinlichkeit in nordSstlicher Richtung fiber Tobago bis in das Ge- biet s/idlich yon Barbados fortgesetzt und das Abtragungsmaterial gelic- fert, das sich in der eoz~inen Scotland-Formation dieser Insel finder und das von SENN (1940, S. 1560) als typische Flysdlablagerung gedeutet wurde. Die tektonische Situation entspricht damit etwa der des Cubagua- Troges.

Stidlich dcr Antiklinale sinkt die grol3e venezuelanische Terti'argeosyn- klinale unter Aufnahme m~ichtiger, fiberwiegend klastischer Sedimente ein. Sic tritt auf Trinidad noch in den geographischen Raum der westindi- schen Inse/n ein, obgleida diese Insel geologisch vSllig dem sfidamerika- nisehen Festland zuzureehnen ist. Sfidlich der Nordkette Trinidads wird Eoz~in in Flyschfazies abgelagert (KUCLEn 195g, 1956). Auch ins Oligoz/in bleibt unmittelbar vor der Kette der Flysdltrog bestehen, w~ihrend im S/iden der Inse/ neritische Mergel und Tone abge/agert werden. Auch nada intramioziiner Bruch- und ~bersehiebungstektonik bleiben Zentrum und Sfiden der Insel Senkungs- und Sedimentationsgebiet unter parali- sdaen Bedingungen, und noeh im Plioz~in werden 1000 m m'achtige Sfig- wassersedimente abgelagert.

Die w~ihrend des ganzen Terti~irs immer wieder in allen Randgebieten des heutigen K a r i b i s e h e n M e e r e s erfolgenden Transgressionen, die Einheitlichkeit der marinen Faunen, und die bis ins Plioziin anhal- tende interozeanisdae Verbindung fiber den S/idteil Mittelamerikas lassen es mit einer an SieherhNt grenzenden Wahrscheinlichkeit annehmen, dab es vom Eoziin an ein Karibisches Meer gegeben hat. Die pal~iogeographi- sehen Beziehungen lassen allerdings keine Sehlfisse auf die Tiefe des Mee- resbeckens oder seiner Teilbeeken zu. Steht man aber auf dem Standpunkt, dab in der Kreide und w~ihrend der laramisehen Orogenese noeh weite Teile der heutigen Karibisehen Becken Festland gewesen sind, so liegt die Annahme nahe, dab sie w~ihrend des Terti~irs in zunehmendem MaBe ver- sanken und die vorher kontinentale Kruste in halbozeanisehe umgewan- delt wurde, wie sie dureh reflexionsseismische Untersuehungen vor allem yon Ewlrvc und Mitarbeitern (1957) naehgewiesen wurde.

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Aufs~itze

Sehrfften (Auszug, da in den Biichern der Verfasser 1961 und 1966 vollst~indige :

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LINEAMENT-TEKTONIK IN NORDOST-BRASILIEN

Von WILHELM KEGEL, Rio de ]aneiro *)

Mit 7 Abbildungcn, 1 Tabelle und 1 Tafel

Zusammenfassung An Hand einer Strnktur-Karte yon Nordost-Brasilien wird die tektonisdae

Entwiddung des osthrasflianischen und yon Teilen des zentralbrasilianischen Schildes sowie der zwischen beiden gelegenen Sediment~irbecken dargestellt. Es wird die Bedeutung aufgezeigt, die mehrere Lineamente auf die Streichridatun- gen des Grundgebirges haben. Im ostbrasilianischen Sehild riefen sic Virgationen hervor, die den Raum fiir die zentralen Sediment-Becken ausweiteten. Andere Lineamente begiinstigten die Umbiegung des S--N gerichteten zentralbrasiliani- schen in das E- -W gerichtete Siid-Amazonas-Grnndgebirge, und wiederum an- dere die des ostbrasilianisehen in das Nord-Amazonas- bzw. Guayana-Grund- gebirge. Infolge dieser Umbiegungen ergibt sich ein Parallelismus des zentralen und orientalen Grundgebirges mit dem Verlauf der Nordost- und Nordktiste Bra- siliens. An strukturell besonders bedeutsamen Umbiegungen formten sich Block- falten-Orogene, so in dem Gebiet yon Cabrob6 am S~o Francisco und in der Kiistenregion von Cear'~.

Abstract

A structural map of the north-east of Brazil shows the tectonic evolution of the eastern and part of the central Brazilian shield and the sedimentary basins enclosed by them. Some lineaments are a very important factor of the strike of the crystallin basement. On the eastern shield they formed virgations enlarging the sedimentary basin of the center. - - Other lineaments promoted the eurvations of the precambrian central shield from the direction S--N to the direction EmW, the Amazonian, some other promoted the curvations of the precambrian of the eastern shield into the Guiana direction. In consequence of these curvations results a parallelism of the direction of the central and eastern shield to the N--E and N coast of Brazil. There were formed folded blocks on structural very important points of the eurvations, so at Cabrob6, situated at the river- basin of Rio Sao Francisco and in the coast region of Cear~.

*) Ansdarift des Verfassers: Prof. Dr. W. KEG~L, Travessa Prof. Coelho Gomes 12, Niter6i - - Iearai (Estado Rio de Janeiro).

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