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Die Thiviers Payzac Einheit ist eine neoproterozoische bis ordovizische metasedimentare Gesteinsfolge im sudlichen Limousin Frankreichs Sie gehort geologisch zum variszischen Grundgebirge des nordwestlichen Zentralmassivs In dessen Deckenverband nimmt sie tektonisch die oberste Stellung ein Ihre Allochthonie gegenuber den unterlagernden Gneisdecken beruht auf Beobachtungen metamorpher und struktureller Natur sowie auf seismischen Profillinien 1 Inhaltsverzeichnis 1 Bezeichnung 2 Geographische Verbreitung 3 Stratigraphischer Aufbau 3 1 Puy des Ages Quarzit 3 2 Engastine Mafit 3 3 Donzenac Schiefer 3 4 Thiviers Sandstein 3 5 Magmatische Intrusivgesteine 4 Geochemie 5 Struktureller Aufbau 6 Metamorphose 7 Strukturelle Entwicklung 8 Zeitlicher Rahmen 9 Siehe auch 10 Einzelnachweise 11 QuellenBezeichnung BearbeitenDie Thiviers Payzac Einheit manchmal auch noch als Thiviers Payzac Decke oder als Gruppe des Bas Limousin bezeichnet wurde nach zwei Orten seines Verbreitungsgebietes benannt Thiviers und Payzac beide gelegen im Nordosten des Departements Dordogne Gelegentlich wird die Bezeichnung Thiviers Payzac Einheit auch im weiteren Sinne verwendet und auf die Leyme Einheit bei Figeac Oberes Quercy sowie auf die Saint Sernin sur Rance Decke bzw auf die Saint Salvi de Carcaves Decke im Rouergue ausgedehnt Letztere Einheiten sowie die Gartempe Einheit bei Bellac 2 die Saint Salvadour Einheit bei Uzerche 3 und auch die Gesteine im Chantonnay Synklinorium in der Vendee besitzen einen vergleichbaren lithologischen Aufbau und eine ahnliche tektonische Stellung wie die eigentliche Thiviers Payzac Einheit Geographische Verbreitung Bearbeiten nbsp Geologische Ubersichtskarte zur Situierung der Thiviers Payzac Einheit in grun Die landschaftlich zum Bas Limousin Sudlimousin gehorende Thiviers Payzac Einheit folgt in etwa einem knapp 70 Kilometer langen geknickten Kreisbogensegment ausgehend von etwas westlich von Thiviers im Norden der Dordogne uber Lanouaille Payzac Orgnac sur Vezere Donzenac bis etwas ostlich von Brive im Departement Correze Ihre Streichrichtung ist anfanglich WNW OSO N110 sie biegt jedoch dann nordlich von Orgnac in die NW SO Richtung N135 ein Die Einheit wird auf ihrer Nordseite mittels der Estivaux Storung einer linksseitigen duktilen Blattverschiebung von der Oberen Gneisdecke abgetrennt Im aussersten Westen stosst sie auf Gesteine der Unteren Gneisdecke Ihre sudliche Begrenzung bilden im Westen die uberlagernden Liassedimente des Aquitanischen Beckens Im Zentralabschnitt trennt sie die Sudlimousin Storung ebenfalls eine duktile Seitenverschiebung aber mit rechtsseitigem Bewegungssinn von der Genis Einheit im Suden Im Ostteil taucht sie unter den permischen Rotsedimenten des Briver Beckens ab Die maximale Breite der Einheit quer zur Streichrichtung betragt im Auvezere Tal nur etwa 9 Kilometer Unmittelbar nordwestlich von Terrasson im Osten der Dordogne befindet sich der Horst von Chatres ein Grundgebirgsausleger der noch zur Thiviers Payzac Einheit gerechnet wird Uber zirka 10 Kilometer besitzt er dieselbe Streichrichtung WNW ONO wie auch die Haupteinheit quer zum Streichen ist dieser Aufbruch nur etwa 5 Kilometer breit Stratigraphischer Aufbau BearbeitenDie Thiviers Payzac Einheit zeigt folgenden stratigraphischen Aufbau vom Hangenden zum Liegenden Puy des Ages Quarzit Engastine Mafit Donzenac Schiefer Thiviers SandsteinDie Einheit wird uberdies vom unterkarbonischen Estivaux Granit sowie vom Saut du Saumon Orthogneis und dem Corgnac Granit ordovizischen Granitoiden intrudiert Puy des Ages Quarzit Bearbeiten nbsp Puy des Ages QuarzitDer zuoberst liegende Puy des Ages Quarzit ist ein sehr resistenter weisser Serizit fuhrender Quarzit der im Gelande Hartlingsrucken bildet welche uber die im Verlauf des Eozans eingeebnete Pultscholle des Bas Limousin herausragen Er tritt in einem nur knapp 200 Meter breiten Streifen im West und im Zentralteil der Thiviers Payzac Einheit auf Er zeigt Affinitaten zur benachbarten Puy de Cornut Arkose der Genis Einheit Selbst eine Verwandtschaft zu Quarziten im Rouergue in den Monts de Lacaune in der Montagne Noire und zum Gres Armoricain der Bretagne wird in Betracht gezogen Der Puy des Ages Quarzit durfte somit ordovizisches Alter Tremadocium aufweisen Engastine Mafit Bearbeiten Der darunter folgende Engastine Mafit ist ein Komplex dunkler mafischer Gesteine magmatischen Ursprungs Auch er erreicht nur im West und im Zentralteil der Einheit die Oberflache In einem etwa 500 Meter breiten Band das sich jedoch nordlich von Juillac bis auf 2 Kilometer ausdehnt folgt er unmittelbar sudlich des Puy des Ages Quarzits Sein Alter wird als kambrisch eingestuft Der maximal 500 Meter machtig werdende Mafit liegt als sich abwechselnde Grunschiefer und Amphibolitlagen vor in die mehrere Metadolerit oder Metagabbrolagen zwischengeschaltet sind Der sehr feinkornige hell bis dunkelgrune Grunschiefer fuhrt neben Plagioklas Oligoklas Andesin und wenig Biotit hauptsachlich Amphibol Hornblende und Epidot Klinozoisit akzessorisch konnen Quarz Kalzit und Opakmineralien hinzutreten Der Grunschiefer ist aus ehemaligen subalkalischen Basalten hervorgegangen Die Metadolerite bzw Metagabbros sind hingegen grobkornig er und bestehen aus gruner Hornblende und basischem saussuritisiertem Plagioklas Donzenac Schiefer Bearbeiten Unter dem Mafit liegen die epizonalen Donzenac Schiefer Ihre Ausstrichsbreite betragt bis zu 3 Kilometer Sie folgen einem leicht gebogenen Band das sich von ihrer Typlokalitat Donzenac bis nach Lanouaille erstreckt Durch die Dussac Storung linksseitig versetzt setzt sich dieses Band dann bis nordostlich von Thiviers fort Die Donzenac Schiefer werden ebenfalls zum Kambrium gerechnet Die Schiefer besitzen graue seidige Farbtone und bestehen grosstenteils aus Phyllosilikaten wie Muskovit und Biotit oder Muskovit und Chlorit gefolgt von Quarz saurem Plagioklas und Granat der Almandin Zone Die Schiefer enthalten gelegentliche relativ feinkornige dunkle arenitische Zwischenbanke im Dezimeterbereich es durfte sich hierbei um ehemalige Grauwacken handeln Die Arenite besitzen Klasten von Quarz Plagioklas und auch Epidot die von neugebildeten Mineralien Phyllosilikate Quarz und feinstkorniger Albit umschlossen werden Thiviers Sandstein Bearbeiten nbsp Bei Saint Mesmin durchschneidet der Auvezere Gesteine des Thiviers SandsteinsDer Thiviers Sandstein bildet die tiefstliegende zu Tage tretende Formation der Thiviers Payzac Einheit und beansprucht etwa zwei Drittel ihrer Oberflachausdehnung Es handelt sich hierbei um eine vulkanisch detritische Abfolge spatneoproterozoischen bis kambrischen Alters die in vier Fazies unterteilt werden kann mittel bis grobkornige Grauwacke sandige Schiefer und rhyodazitische Tuffe polygenetische und intraformationelle Konglomerate aus rekristallisierten Sandsteinen hervorgegangene Quarzite Der Thiviers Sandstein wird uberdies von zahllosen Doleritgangen im Meterbereich durchsetzt Die Bezeichnung Sandstein ist etwas irrefuhrend da fur die Formation eindeutig die Fazies der rhyodazitischen Tuffe primar entscheidend ist und alle anderen Fazies Umwandlungsprodukte derselben darstellen Die Natrium betonten ehemaligen rhyodazitischen Tuffe liegen jetzt als dunkle massive oder dickbankige Meterbereich Gesteine vor In einer feinkornigen Matrix aus Chlorit Hellglimmer Quarz und Albit heben sich Quarz Plagioklas Albit bzw Oligoklas und Epidot als millimetergrosse Klasten ab Folgende Phanomene unterstreichen den explosiven Charakter des vulkanischen Ausgangsgesteins zerbrochene eckige spitzzackige Quarze eckige Plagioklase und vor allem inkorporierte Gesteinsbruchstucke albitreicher leukokrater Laven Die Grauwacken besitzen mineralogisch einen sehr ahnlichen Aufbau sie sind jedoch mehr quarzbetont und ihre Matrix ist reicher an Phyllosilikaten Sie durften aus den Rhyodaziten hervorgegangen sein Ahnlich die chemische Zusammensetzung der Quarzite auch sie ist identisch mit den Rhyodaziten Der tiefere Untergrund des Thiviers Sandsteins bestehend aus plagioklasreichen Paragneisen und Glimmerschiefern ist in der Thiviers Payzac Einheit nicht aufgeschlossen Magmatische Intrusivgesteine Bearbeiten Wie oben bereits erwahnt wird die Thiviers Payzac Einheit von drei sehr unterschiedlichen Intrusivkorpern durchdrungen Saut du Saumon Orthogneis Corgnac Granit Estivaux GranitGeochemie BearbeitenFolgende Analysen sollen die chemische Zusammensetzung von Gesteinen aus der Thiviers Payzac Einheit veranschaulichen OxidGew Thiviers Sandstein 1 Thiviers Sandstein 2 RhyodazitischeMetatuffe Donzenac Schiefer 1 Donzenac Schiefer 2 Schiefer Dolerit Engastine Amphibolit Engastine Grunschiefer Corgnac Granit Saut du Saumon OrthogneisSiO2 69 00 66 30 66 60 62 00 58 60 57 50 54 10 51 20 49 50 68 00 71 60TiO2 0 69 0 73 0 68 0 86 0 96 0 90 1 55 1 71 2 10 0 54 0 44Al2O3 13 50 14 00 14 55 18 40 18 40 18 10 14 50 13 40 16 04 14 45 13 50Fe2O3 0 45 1 85 0 90 3 65 3 60 3 70 1 80 1 85 10 60 tot 4 21 tot 0 27FeO 4 75 3 60 3 80 1 80 3 65 3 90 8 55 5 80 3 10MnO 0 10 0 09 0 12 0 05 0 10 0 10 0 20 0 14 0 17 0 06 0 05MgO 2 70 2 50 2 25 2 90 3 70 3 65 6 30 4 30 11 04 1 17 0 90CaO 1 75 3 30 3 10 0 25 0 95 1 10 7 15 9 10 1 03 1 51 1 65Na2O 3 25 3 95 4 60 2 00 3 10 2 00 2 90 4 10 2 41 3 77 3 50K2O 2 40 1 45 1 60 3 70 2 30 3 70 1 45 0 63 0 99 3 01 3 65P2O5 0 16 0 16 0 14 0 17 0 15 0 17 0 18 0 27 0 20H2O 0 10 0 05 0 10 0 25 0 25 0 30H2O 1 65 2 10 1 60 4 80 4 90 4 70 1 55 3 45 1 68 0 40Die Thiviers Payzac Einheit lasst sich nach ihrem SiO2 Gehalt in drei chemische Gruppierungen unterteilen die mafischen Engastine Gesteine die intermediaren Donzenac Schiefer und die sauren Rhyodazite plus Intrusiva Die Dolerite im Thiviers Sandstein neigen ebenfalls zu mafischer Tendenz manifestiert in ihrem sehr hohen TiO2 Gesamteisen MnO MgO und CaO Gehalt Umgekehrt sind diese Gehalte bei den Intrusiva recht niedrig Die Donzenac Schiefer sind ausgesprochen aluminiumreiche Gesteine Die Summe der Alkalien Na2O und K2O schwankt innerhalb der Einheit zwischen 3 4 und 7 15 Gewichtsprozent und gibt einen subalkalischen Hauptreihencharakter zu erkennen Die teils recht hohe Na2O Konzentration deutet auf eine Spilitisierung hin Die K2O Konzentration verweist schliesslich auf den insgesamt kalkalkalischen Charakter der Einheit Mittel und Hoch K Gesteine Struktureller Aufbau BearbeitenDie gesamte Thiviers Payzac Einheit ist intensiv gefaltet Ahnlich wie bei der Genis Einheit handelt sich hier um einen recht engstandig stehenden aufrechten Faltenbau mit einer meist etwas kurzeren Wellenlange von 100 bis 125 Meter kann aber im Suden bis auf 200 Meter anwachsen Die leicht um die Horizontale streuenden Faltenachsen streichen OSO WNW N 110 westlich der Loyre Die Schichtflachen S0 zeigen meist sehr steiles Einfallen um 80 nach Nord bzw Sud Parallel zu den Faltenachsenebenen hat sich eine deutliche Schieferung erkennbar an neugebildeten Mineralien gebildet S1 Der engstandige Faltenbau wird von einer zweiten offenen Faltung uberpragt welche die gesamte Einheit in eine langwellige Abfolge Wellenlange zirka 2 Kilometer von Synklinalen und Antiklinalen verformt hat Die erste Synklinalachse befindet sich direkt an der Sudlimousin Storung gefolgt von einem Antiklinorium unterhalb Saint Mesmins einer zentralen Synkline markiert vom Verlauf des Puy des Ages Quarzits und einer Antikline bei Saint Cyr les Champagnes Es haben sich Kleinfaltelungslineare engl crenulation lineation gebildet die mehr oder weniger parallel zum Faltenbau verlaufen Gestreckte neugebildete metamorphe Minerale haben sich ebenfalls bevorzugt entlang dieser Richtung angeordnet Mit Erreichen der Loyre erfolgt jedoch ein generelles Einschwenken samtlicher Strukturelemente in die NW SE Richtung N135 Diesem Trend folgt die Einheit dann bis zu ihrem Auslaufen westlich von Brive Metamorphose BearbeitenDie Thiviers Payzac Einheit wurde unter epi bis mesozonalen Bedingungen regional metamorphosiert in ihren oberen Bereichen liegt sie als obere Grunschieferfazies in tieferen Bereichen bereits als untere Amphibolitfazies vor Die Anwesenheit von Chlorit und chloritisiertem Biotit in Scherbandern und Druckschatten lasst uberdies auf retrograde Vorgange schliessen die ja auch bereits seit langerer Zeit im Sudlimousin bekannt sind 4 Im Gegensatz zu den sie unterlagernden Gneisdecken wurde die Thiviers Payzac Einheit von der ursprunglichen Hochdruckmetamorphose D 0 im Zeitraum 420 bis 400 Millionen Jahre nicht beruhrt Die Regionalmetamorphose des Barrow Typs kann mit der Deformationsphase D 2 im Zentralmassiv in Verbindung gebracht werden Letztere zeichnet sich generell durch Hangend nach Nordwest gerichtete Deckenbewegungen aus Die physikalischen Druck Temperatur Bedingungen verliefen prograd und erreichten in der Thiviers Payzac Einheit in ihrem Maximum 0 4 bis 0 6 GPa und 400 bis 500 Grad Celsius Bellot und Roig 2007 fanden etwas hohere Werte von 0 5 bis 0 8 GPa und 460 bis 670 Grad Celsius 5 Die vergleichbare Leyme Einheit weiter sudlich wurde jedoch mit 0 66 bis 0 9 GPa 0 12 GPa und 615 bis 655 35 Grad Celsius wesentlich tiefer abgesenkt und starker aufgeheizt 6 Strukturelle Entwicklung BearbeitenDie Thiviers Payzac Einheit unterlag ahnlich wie die Genis Gruppe einer duktilen steilstehenden Scherung Im Gegensatz zur Genis Einheit besitzt sie aber keinen einheitlichen Schersinn Ihr Sudteil bis zum Antiklinorium bei Saint Mesmin weist noch denselben rechtsseitigen Schersinn auf der auch in der Genis Einheit bestimmend ist Es folgt dann gegen Nordosten eine Mischzone in der beide Richtungen auftreten Mit Erreichen des nordlichen Aufschlussgebiets des Thiviers Sandsteins herrscht dann nur noch linksseitiger Schersinn vor welcher besonders deutlich in der die Einheit begrenzenden Estivaux Storung ausgebildet ist Der Scherkoeffizient g erreicht entlang dieser Storung den Wert von 5 4 dies resultiert fur die Zone in einem insgesamten linksseitigen Versatz von zirka 30 Kilometer Der Saut du Saumon Orthogneis weist noch beide Scherkriterien auf der Estivaux Granit hingegen wird ausschliesslich sinistral verformt Folgende mikrotektonische Verfahren und Strukturen unterstreichen den sinistralen Schersinn im nordlichen Aufschlussgebiets des Thiviers Sandsteins Analyse von Quarz lt c gt Achsen asymmetrische linksseitige Quarz Druckschatten um Granatporphyroblasten Porphyroklasten vom s Typus in der Thiviers Grauwacke Sowie im Donzenac Schiefer zu beobachten bei Allassac sinistrale Scherbander sinistrale Quarz Druckschatten an Biotitporphyroblasten Auch die Obere Gneisdecke weist nordlich von Saint Cyr les Champagnes linksseitige Scherung auf linksseitig gescherte Quarzlinsen 7 Im Donzenac Schiefer im Mischbereich der beiden Schersinne kann beobachtet werden dass die rechtsseitige Scherung den sinistralen Schersinn uberpragt Sie ist somit spater erfolgt Ursprunglich linksseitig gescherte sigmoidale Biotitporphyroblasten werden hier von rechtsseitigen Scherbandern uberlagert in denen sich retrograder Chlorit gebildet hat Die durchgehenden Scherbewegungen sind verantwortlich fur die Faltenstrukturen der Thiviers Payzac Einheit die somit als in die maximale Streckrichtung hineinrotierte Zugfalten 8 in einer transpressiven duktilen Scherzone interpretiert werden konnen Die tektonischen Dehnungen in der Thiviers Payzac Einheit horten jedoch mit Ende der duktilen Verformungen nicht auf Die Einheit wurde beispielsweise im sproden Bereich von zahlreichen kleineren meist NO SW orientierten Seitenverschiebungen linksseitig versetzt mit Versetzungsbetragen um 500 Meter Eine Ausnahme bildet die Dussac Storung nordlich von Lanouaille mit einem linksseitigen Versetzungsbetrag von fast 6 Kilometer Zeitlicher Rahmen BearbeitenDie zeitliche Einordnung der tektonischen Scherbewegungen stutzt sich auf Vergleiche mit lithologisch und strukturell ahnlichen Terrains im Armorikanischen Massiv Chantonnay Synklinorium in der Vendee und im Rouergue Im sudlichen Armorikanischen Massiv erfolgten die rechtsseitigen Scherbewegungen im Namur und im Westphal Serpukhovium bis Moskowium vor 325 bis 305 Millionen Jahren Analog hierzu darf somit auch fur die Thiviers Payzac Einheit des Bas Limousins die als sudliche Verlangerung der Vendee angesehen wird ein mittel bis spatkarbonisches Alter der Scherdeformation angenommen werden Dies wird ferner durch das vergleichbare Alter der synkinematischen Leukogranite im nordlichen und zentralen Limousin unterstutzt 9 Im Gegensatz hierzu stehen jedoch die mit der Argonmethode gewonnenen Altersangaben aus dem Tournaisium fur das Intrusionsalter des Estivaux Granits und fur die mylonitischen Bewegungen am Saut du Saumon Orthogneis Sie implizieren einen alteren tektonischen Vorgang bereits im fruhen Unterkarbon fur das Sudlimousin Deformationsstadium D 2 bzw Bretonische Phase Entsprechend wird fur die Regionalmetamorphose auch der Zeitraum 360 bis 350 Millionen Jahre veranschlagt Datierungen an Monazit durch Jeremie Melleton und Kollegen 2009 bestatigen ein Alter von 360 Millionen Jahren fur diese synkinematische MP MT Metamorphose 10 Absolutalter der Protolithen gewonnen mit der U Pb Mrthode an Zitkonen ergeben laut Melleton und Kollegen 2010 beispielsweise fur den Thiviers Sandstein 564 9 Millionen Jahre ausgehendes Ediacarium 11 Fur den Clair Vivre Metarhyolith fanden die Autoren ein Alter von 475 6 Millionen Jahren Unteres Ordovizium Als Intrusionsalter des Saut du Saumon Orthogneises konnten sie 501 5 Millionen Jahre ermitteln Oberes Kambrium Paibium gekoppelt mit einem Residualalter von 776 14 Millionen Jahren Cryogenium Residualzirkone im Thiviers Sandstein besitzen aber noch weitaus hohere Alter beispielsweise 871 14 894 18 beide Tonium 2035 28 Orosirium und gar 3284 64 Millionen Jahre Palaoarchaikum Anklange an den Westafrikanischen Kraton an die Panafrikanische Orogenese aber selbst an die Brasiliano I Orogenese sind somit gegeben Siehe auch BearbeitenBriver Becken Corgnac Granit Donzenac Schiefer Engastine Mafit Estivaux Granit Genis Einheit Geologie des Limousins Geologie des Zentralmassivs Obere Gneisdecke Puy des Ages Quarzit Saut du Saumon Orthogneis Thiviers Sandstein Untere GneisdeckeEinzelnachweise Bearbeiten A Bitri C Truffert J P Bellot V Bouchot P Ledru J P Milesi und J Y Roig Imagerie des paleochamps hydrothermaux As Sb d echelle crustale et des pieges associes dans la chaine varisque sismique reflexion verticale GeoFrance 3D Massif central francais In C R Acad Sci Band 329 Paris 1999 S 771 777 J P Floc h J M Joubert J Constans und G Maurin Notice explicative de la feuille au 1 50000 de Bellac B R G M Orleans 1993 S 78 J P Bellot La structure de la croute varisque du Sud Limousin Massif central francais et ses relations avec les mineralisations auriferes tardi orogeniques apports des donnees geologiques gitologiques geophysiques et de la modelisation 3D These de 3eme cycle Universite Montpellier II 2001 S 320 Ledru et al Ou sont passees les nappes dans le Massif Central francais In Bull Soc Geol Fr Band V 1989 S 605 618 J P Bellot und J Y Roig Episodic exhumation of HP rocks inferred from structural data and P T paths from the southwestern part Massif Central Variscan belt France In J Struct Geol Band 29 2007 S 1538 1557 Manuel Duguet Nicole Le Breton und Michel Faure P T paths reconstruction of a collisional event The example of the Thiviers Payzac Unit in the Variscan French Massif Central In Lithos Band 98 2007 S 210 232 Roig J Y Faure M und Ledru P Polyphase wrench tectonics in the southern French Massif Central kinematic inferences from pre and syntectonic granitoids In Geologische Rundschau Band 85 1996 S 138 153 Berthe D und Brun J P Evolution of folds in the South Armoricain Shear Zone In J Struct Geol Band 2 1980 S 127 133 Duthou J L u a Paleozoic granitoids from the French Massif Central age and origin studied by 87Rb 87Sr system In Phys Earth Planet Interiors Band 35 1984 S 131 144 Jeremie Melleton Michel Faure und Alain Cocherie Monazite U Th Pb chemical dating of the Early Carboniferous syn kinematic MP MT metamorphism in the Variscan French Massif Central In Bull Soc geol Fr t 180 no 3 2009 S 283 292 Jeremie Melleton u a Precambrian protoliths and Early Paleozoic magmatism in the French Massif Central U Pb data and the North Gondwana connection in the west European Variscan belt In Gondwana Research Band 17 1 2010 S 13 25 doi 10 1016 j gr 2009 05 007 Quellen BearbeitenBRGM Feuille Thiviers In Carte geologique de la France a 1 50000 Peterlongo J M Massif Central In Guides Geologiques Regionaux Masson 1978 ISBN 2 225 49753 2 Roig J Y Faure M und Ledru P Polyphase wrench tectonics in the southern French Massif Central kinematic inferences from pre and syntectonic granitoids In Geologische Rundschau Band 85 1996 S 138 153 Santallier D Les roches basiques de la serie metamorphique du Bas Limousin Massif Central France These d etat Orleans 1981 S 340 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Thiviers Payzac Einheit amp oldid 227386576