Prof. Dr. O. Lehnert

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Projekte

• COSC 2 – Informationen zu Alter und geotektonischer Entwicklung der proterozoischen Magmatite und frühpaläozoischen Sedimentgesteine unterhalb und innerhalb des kaledonischen Deckenstapels

  (Third Party Funds Group – Sub project)

  Overall project: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP)
  Term: 1. July 2023 - 30. June 2025
  Funding source: DFG / Schwerpunktprogramm (SPP)
  Abstract

  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 Tiefe 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 detaillierte 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 zunächst 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 - Erste Information zu Alter und geotektonischer Entwicklung der proterozoischen Magmatite und frühpaläozoischen Sedimentgesteine unterhalb und innerhalb des kaledonischen Deckenstapels

  (Third Party Funds Single)

  Term: 1. July 2021 - 30. June 2023
  Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
  Abstract

  Das COSC-Bohrprojekt (‘Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides’) ist fester Bestandteil des ‘International Scientific Drilling Program’ (ICDP) und des ‘Swedish Scientific Drilling Program’ (SSDP). COSC untersucht die altpaläozoische Schließung des Iapetus-Ozeans und die Kontinent-Kontinent-Kollision zwischen Baltica and Laurentia, die im mittleren Silur zu einer Teilsubduktion des baltischen Kontinentalrandes unter Laurentia und der Bildung eines Orogens vom Himalaya-Typus führte. Während die Platznahme des hochgradig metamorphen Allochthons im Rahmen von COSC-1 im Åre-Gebiet studiert wurde (Durchteufung der subduktionsbezogenen, untere Seve-Decke und der niedrig-gradig metamorphen Särv-Decke in 2014), wird COSC-2 die mächtige paläozoische Sedimentabfolge des Unteren Allochthon und Autochthon, den kaledonischen Hauptabscherhorizont und das präkambrische Grundgebirge des Fennoscandischen Schildes am Liten-See südöstlich Järpen untersuchen. Das beantragte DFG-Projekt konzentriert sich auf die Sedimentabfolge des Kambriums bis Silur in den höheren > 1200 m der Bohrung, die in verschiedenen Faziesräumen auf dem Außenschelf und im Vorlandbecken ablagert wurden. Die Schließung des Iapetus-Ozeans, die Kollission zwischen Baltica und Laurentia, die Deckenstapelung entlang der norwegisch-swedischen Deformationsfront und die durch Auflast gesteuerte flexurhafte Deformation am Kontinentalrand veränderte die Konfiguration des baltoskandischen Beckens und formte unterschiedliche Ablagerungsräume in dem zum Orogen parallel verlaufenden Vorlandbecken vom Mittelordoviz bis Silur. Die Sedimentabfolge im Untersuchungsgebiet wird detailliert im Hinblick auf Fazieswechsel und Meeresspiegelschwankungen untersucht werden. Stratigraphische Lücken im Oberordoviz und mögliche Karstbildung in den Kalken des Llandovery könnten Vereisungen und extreme Klimaschankungen wiederspiegeln während der Eiszeit-Periode vom höheren Mittelordoviz bis in das Obersilur. Die Untersuchung von oberordovizischen Sedimenten, die in tieferem Wasser abgelagert wurden, schliesst die Suche nach Spuren des intensive Vulkanismus (K-Bentonite) in dem sich schliessenden Areal des Iapetus-Oceans ein und nach Relikten von nahen Meteoriteneinschlägen in der kaledonischen Vortiefe. Die enge Kooperation mit PIs anderer Disziplinen wie Geothermie und Geophysik stehen im Hauptfokus dieses Projekts. Detaillierte lithologische Studien sind die Basis einer Beprobungsstrategie für ein geothermisches Modell. Die Kalibriering geophysikalischer Bohrlochmessungen mit den Sedimentdaten erlaubt es die Interpretation früherer reflexions-seismischer Untersuchungen zu überprüfen und die darauf basiernden Modelle des geologischen Untergrunds. Die Sedimentabfolge in der COSC 2-Bohrung wird ein Schlüssel zum Verständnis der seismischen Daten im Untersuchungsgebiet sein.

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• Early Phanerozoic outer shelf succession of Baltica beneath the Caledonian nappes: a first evaluation of the sedimentary record from the COSC 2 core hole, Sweden

  (Third Party Funds Single)

  Term: 1. April 2020 - 31. March 2022
  Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
  Abstract

  The ‘Collisional Orogeny in the ScandinavianCaledonides’ (COSC) drilling project represents an integral part of theInternational Scientific Drilling Program (ICDP) and the Swedish ScientificDrilling Program (SSDP). COSC is focusing on the Early Palaeozoic closure ofthe Iapetus Ocean and the Scandian continent-continent collision betweenBaltica and Laurentia resulting in partialsubduction of the Baltoscandian margin beneath Laurentia in the mid-lateSilurian and the formation of a Himalayan-type orogen. While theemplacement of high-grade metamorphic allochthons was studied during COSC-1 inthe Åre area (drilling of the subduction-related Lower Seve Nappe andunderlying lower-grade Särv Nappe in 2014), COSC-2 will investigate thesubstantial Palaeozoic succession (Lower Allochthon and Autochthon), the mainCaledonian décollement and the Precambrian basement of the Fennoscandian Shieldat Liten Lake southeast of Järpen.

  The proposed DFG project will focus on theCambro-Silurian sedimentary succession developed in outer shelf and forelandbasin settings in the upper >1200 m of the core. The successive closure of the Iapetus Ocean, the collisionbetween Baltica and Laurentia, flexural loading on the continental margin andstacking of thrust sheets along the Norwegian-Swedish deformation front changedthe configuration of the Baltoscandian Basin and created differentdepth-related environments in a foreland basin parallel to the orogen duringMiddle Ordovician through Silurian times. The sedimentary cover in the target area will be studied in detail for facies and sea-level changes. Potential stratigraphicgaps in the Upper Ordovician and possible karstification in the limestonedeposits (Llandovery) likely reflect glacial events and drastic climatefluctuations during the late Middle Ordovician through Upper Silurian IcehousePeriod. The investigation of the Upper Ordovician sediments deposited in deeperwater environments will include the search for traces of theintense volcanic activity (K-bentonites) in the closing Iapetus region and ofnear-by meteorite impacts in the Caledonian fore-deep. 

  Close cooperationwith the PIs on other research topics such as geothermics and geophysics are amain focus of the project. A detailed lithological study is important for thesampling related to a geothermal model. Calibration of the borehole geophysicaldata with the sedimentary record will allow discussing former subsurfaceinterpretations based on detailed reflection seismic studies in the transectinvestigated for deciding on the COSC-2 drill site. The sediment succession isthe key for an understanding of the seismic data in the subsurface across theCOSC target area.

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• Ordovician climate change, sea level history and bioevents: the Baltoscandic record

  (Third Party Funds Group – Sub project)

  Overall project: SPP 527: Bereich Infrastruktur - Integrated Ocean Drilling Program/Ocean Drilling Program (IODP/ODP)
  Term: 1. February 2011 - 28. February 2013
  Funding source: DFG / Schwerpunktprogramm (SPP)
  Abstract

  The Ordovician sedimentary cover of Baltoscandia will be investigated in detail for facies, stable isotope and sea-level changes in the frame of the project “Concentric Impact Structures in the Palaeozoic“ (CISP), an integral of the Swedish Deep Drilling Program (SDDP). The proposed project will provide precise stratigraphic control for intrabasinal and global correlations and studied sections will function as climate archives demonstrating drastic environmental and faunal changes during icehouse – greenhouse transitions. They will cover the interval of one of the biggest faunal diversification events in earth history (“Great Ordovician Biodiversification Event”). It is expected that detailed micro- and biofacies analysis, studies on oxygen isotopes from conodont apatite and the carbon isotope record will lead to a better understanding of the driving forces for the tremendous radiations during this dramatic interval in the evolution of life. This time includes the establishment of complex food webs and ecosystems such as the first highly diverse metazoan reefs. The project represents the opportunity to study metazoan reef growth versus changes in palaeoclimate and to proof or disproof the hypothesis that major peaks in Upper Ordovician biodiversity and reef development are connected to cooling and glacial periods.

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