Response of orogenic crust to indentation by Adriatic continental lithosphere – Tauern Window, Eastern Alps (Austria)

Abstract

Indentation of orogenic lithosphere in the Eastern Alps by the impinging Adriatic microplate triggered rapid exhumation by doming, normal faulting and erosion focussed in the Tauern Window. This window is the most prominent tectonic window in the Alps and exposes the core of the Alpine orogen, a Paleogene nappe stack derived from the European plate. The cooling history of the Tauern Window varies along its strike [Favaro et al., 2015], with rapid cooling affecting some structures as early as 24 Ma (Sonnblick Subdome) in the eastern Tauern Window (ETD, Eastern Tauern Dome) compared to 20-18 Ma for domed units in the western part (WTD, Western Tauern Dome). Likewise, the onset of rapid exhumation was somewhat older in the foowall of the Katschberg Normal Fault [23 Ma, Scharf et al., 2013a] than in the footwall of the Brenner Shear Zone [20 Ma, Fügenschuh et al., 1997]. Despite these along-strike differences, both exhumation and cooling coincided broadly with sinistral transpression along the Giudicarie Belt, beginning at c. 23-21 Ma, as constrained by zircon fission track data [Pomella et al., 2011, 2012] and biostratigraphic criteria [Luciani & Silvestrini, 1996; Luciani, 1989]. We propose a map-view reconstruction of post-Eocene crustal motion in the Eastern Alps, in which folding in front of the Adriatic indenter induced a migration in doming and exhumation, both away from and and parallel to the indenter front. This is supported by cooling age patterns, including our new 147Sm/144Nd isochron age and 87Rb/87Sr biotite and white micas ages, that document progressive younging of doming and rapid cooling from the center to the eastern and western ends of the Tauern Window. We attribute this pattern to fragmentation of triangular-shaped Austroalpine blocks forming the leading edge of the Adriatic Indenter (Southern Alps) as this indenter advanced to the north.

Miozäne Indentation der orogenen Lithosphäre durch das Einkeilen der adriatischen Mikroplatte in den Ostalpen führte zu schneller Exhumierung durch Aufdomung, Abschiebung und Erosion im Bereich des Tauernfensters. Dieses tektonische Fenster ist das grösste der Alpen und legt den Kern des alpinen Orogens frei, den paläogenen Deckenstapel der europäischen Platte. Die Abkühlentwicklung des Tauernfensters variiert entlang seines Streichens [Favaro et al., 2015]. So zeigen geologische Strukturen die frühesten Effekte einer raschen Abkühlung schon vor 24 Ma (Sonnblick Subdome) im östlichen Tauernfenster (ETD, Eastern Tauern Dome), im Gegensatz zu Abkühlaltern von 20-18 Ma in den Domstrukturen des westlichen Tauernfensters (WTD, Western Tauern Dome). Dementsprechend begann die schnelle Exhumierung im Liegenden der Brenner Scherzone später Fault [20 Ma, Fügenschuh et al., 1997] als im Liegenden der Katschberg Abschiebung Fault [23 Ma, Scharf et al., 2013a]. Trotz dieser Unterschiede entlang des Streichens fallen Exhumierung und Abkühlung mit sinistraler Transpression entlang der Giudicarie Linie zeitlich zusammen; diese begann vor etwas 23-21 Ma, wie durch Spaltspurdatierung an Zirkonen [Pomella et al., 2011, 2012] und stratigraphische Analyse festgestellt wurde [Luciani & Silvestrini, 1996; Luciani, 1989]. Wir stellen eine tektonische Rekonstruktion der post-eozänen Krustenbewegungen in den Ostalpen vor. Während der Indentation fand in der orgenen Kruste eine Wanderung von Aufdomung und Exhumierung sowohl entlang und wie auch weg von der Indenterfront verursachte. Dies wird durch die Muster der Abkühlalter unterstützt, eingeschließlich unsere neuen radiometrischen 147Sm/144Nd Alter und 87Rb/87Sr Biotit- und Hellglimmer-Alter, die eine fortschreitende Verjüngung von Aufdomung und schneller Abkühlung vom Zentrum zu den westlichen und östlichen Rändern des Tauernfensters dokumentieren. Dieses Abkühlungsmuster interpretieren wir als Folge einer Fragmentierung des Austroalpins an der Spitze des Adriatischen Indenters (Southern Alps) während seiner Nordwärtsbewegung.