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[COSC] COSC - Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides

Description

COSC 2 ist als Teil des COSC-Bohrprojekts (‘Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides’) fester Bestandteil des ‘Swedish Scientific
Drilling Program’ (SSDP) sowie des ‘International Scientific Drilling Program’ (ICDP). Mit der Schliessung des Iapetus und der Kontinent-Kontinent zwischen Baltica und Laurentia im unteren Paläozoikum der Kontinentalrand Balticas zum Teil unter Laurentia subduziert und es entstand ein Gebirgsgürtel vom Himalaya-typus. Das COSC-Projekt untersucht diese Prozesse, COSC 1 im Hinblick auf die Platznahme der hochgradig metamorphen allochthonen Decken im Åre-Gebiet, COSC 2 hatte zum Ziel eine mächtige, durchgehende unterpaläozische Sedimentabfolge (Lower Allochthon and Autochthon), das kaledonische Hauptdécollement innerhalb der kambrischen Alaunschiefer, sowie das fennoscandische, granitische Basement zu studieren. Allerdings erschloß die Forschungsbohrung eine völlig unerwartete, wenn auch sehr interessante Abfolge. Die Bohrung endete in einer Teufe von 2276,05 m nicht im paläoproterozoischen, granitischen Basement, sondern in einer mächtigen Vulkanitsequenz, die von Doleritgängen intrudiert wurde. Noch während der Bohrung wurde darüber eine ´imbricate zone` aus proterozoischen und kambrischen Sandsteinen unterschiedlichen Alters und Herkunft postuliert, überlagert von nur 50 m mächtigen Alaunschiefern (mit dem Hauptdecollement) und 780 m paläozischen Siliziklastika. Die deatillierte Kernaufnahme zeigt aber daß eine durchgehende Sedimentabfolge das verwitterte Basement und den darauf gebildeten Protolith überlagert. Heterogene Sedimente mit trilobitenführenden Mergeln spiegeln die „Geburt“ eines kambrischen Beckens wieder, das das schnell mit gravitativ geschütteten Grobklastika efüllt wirdbis es während der Zeit der Ablagerung der Alaunschiefer zu einer langen, ruhigen Phase kommt, auf die eine turbititische Sequenz folgt, die eine generelle Vertiefung des Ablagerungsraums anzeigt. Die Abfolge wurde zunächste als Füllung des Vorlandbeckens betrachtet, aber die lokale Herkunft des Materials und der lange Zeitraum der Ablagerung sprechen für die Füllung eines länger aktiven pull-apart basin, das hier lokal unter dem Kaledonischen Deckenstapel erhalten ist. Diese faszinierende Abfolge ermöglicht detaillierte sedimentologische, stratigraphische und geochemische Studien. Die Alterseinstufung der Einheiten ist essenziell für ein stratigraphisches Gerüst und die zukünftige Korrelation mit geotektonischen Events, Meeresspiegelschwankungen, Evolutionsschüben, Klimaänderungen und für die Neuinterpretation der geophysikalischen Modelle. Der Fokus des Projekts bildet die Basis für interdisziplinäre Studien der unterschiedlichen Arbeitsgruppen des COSC-Wissenschaftsteams (Geochronologie, Geothermik, Geologie und Geophysik).

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COSC 2 as part of the ‘Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides’ (COSC) drilling project, represents an integral of the Swedish
Scientific Drilling Program (SSDP) In the frame of the International Scientific Drilling Program (ICDP). As a consequence of the closure of the Iapetus Ocean and the corresponding continent-continent collision between Baltica and Laurentia during Early Palaeozoic times, the  Baltoscandian margin was partially subducted beneath Laurentia in the mid-late Silurian forming a Himalayantype orogen. The COSC project studies these processes, COSC 1 investigated the emplacement of high-grade metamorphic allochthons in the Åre area and COSC-2 aimed to study, based on seismic interpretations and geophysical models, a continuous Early Palaeozoic sedimentary succession, the main Caledonian décollement in the Cambrian Alum Shale succession and a Fennoscandian granitic basement. However, scientific drilling recorded an unexpected but very interesting core succession involving a thick volcanic sequence intruded by dolerite dykes instead of Palaeoproterozoic granitic basement. During drilling it was suggested that an imbricate zone with Proterozoic and Cambrian sandstones originating from different settings covers this basement, overlain by an deformed Alum shale comprising the main decollement followed by Early Palaeozoic siliciclastics succession formed in more outboard and deeper environments than assumed before. The detailed logging, however, showed that there is a continuous sedimentary succession on top of the weathered basement covered by a Protolith. A few meters of heterogenous sediments including some marls with trilobites, indicating a Lower Cambrian instead of Neoproterozoic age, display the “birth of a Cambrian basin” which starts to fill rapidly by mostly coarse grained sediment gravity flows before an interruption by a longer quiet period during most of the time of Alum Shale deposition followed by a turbitite sequence showing fining upward and general deepening. The succession was previously regarded as a foreland basin fill, but the local sources and the long time of sedimentation involved points to deposition in a pull apart basin which is well preserved beneath the Caledonian nappes. This exiting succession provides the possibility of detailed sedimentological, stratigraphic and geochemical studies. Dating of sedimentary units is most important for a stratigraphic framework and further correlations with geotectonic events, sea-level fluctuations, evolutionary pulses, climate change as well as for the re-interpretation of seismic models. The focus of this project provides the base for interdisciplinary investigations performed by different working groups of the COSC science team such as  geochronology, geothermics, geology, and geophysics.