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Struktur, Kinematik und Mechanik eines aktiven Detachments : Woodlark Basin - Auswertung ODP Leg 180

Roller, S. (2003):
Struktur, Kinematik und Mechanik eines aktiven Detachments : Woodlark Basin - Auswertung ODP Leg 180.
Freiburg. i. Br., Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Geologisches Institut, [Online-Edition: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/680/],
[Ph.D. Thesis]

Abstract

Kurzfassung in Deutsch ODP Leg 180 fand im Western Woodlark Basin, E von Papua Neuguinea, im Übergang zwischen ozeanischer Spreizung und kontinentalem Rifting statt. Die Bohrproben aus der Umgebung einer aktiven flachen Abschiebung enthalten störungsbedingt spröde bis duktile Deformationsstrukturen. Die damit verbundene calcitische und quarzitische Adermineralisation bildet die Grundlage für die vorliegenden Paläospannungsanalysen. Die Calcitadern sind in den sedimentären Gesteinen des Hangendblocks und in den basischen Gesteinen des Liegendblocks der flachen Abschiebung ausgebildet. Die Anwendung der Kalibration von JAMISON & SPANG (1976) für Calcitverzwilligung ergibt Differentialspannungswerte von 23 bis 62MPa, welche mit jenen Werten übereinstimmen, die rechnerisch aus der lithostatischen Überlagerung zu erwarten sind. In Quarzadern des Liegendblocks wurden aus der dynamisch rekristallisierten Korngröße und der Dichte der freien Versetzungen die Differentialspannungen ermittelt, bei der die kristallplastischen Mikrostrukturen entstanden. Nach der Kalibration von TWISS (1977) ergeben die durchschnittlichen rekristallisierten Korngrössen (17mm bis 40mm) Differentialspannungen von 54 bis 99MPa. Die Dichte der freien Versetzungen wurde am Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) bestimmt. Es wurden Körner mit Großwinkel- (GwKG), Kleinwinkelkorngrenzen (KwKG) und TEM-maßstäbliche Rekristallisatkörner unterschieden. Nach McCORMICK (1977) ergeben sich für GwKG-Körner Differentialspannungen von 88 bis 383MPa, für KwKG-Körner von 127 bis 323MPa und für Rekristallisatkörner bis maximal 69MPa. Fliessgesetze für ‘nassen’ Quarz ergeben aus den Quarz-Piezometern für eine Temperatur von 350°C eine mittlere Verformungsrate von 10-12 s-1. Aus der Geometrie und der Aktivitätsdauer der Abschiebung errechnet sich eine mittlere Verformungsrate von 10-13 s-1. Beide Werte stehen in relativ gutem Einklang miteinander und auch mit Verformungsraten an Störungszonen in ähnlichen tektonischen Szenarien. Kurzfassung in Englisch ODP Leg 180 Western Woodlark Basin is located east of Papua New Guinea between westward propagating oceanic spreading and continental rifting. The drill samples stem from an active shallow-dipping normal fault. They include abundant faulting-induced deformation structures ranging from brittle to ductile. The great number of deformation related Calcite- and Quartz-veins is the basis for the palaeopiezometric investigations. Calcite-filled veins occur both in the hangingwall sedimentary rocks and in the altered basic footwall rocks of the normal fault. The application of the calcite twin-palaeopiezometer of JAMISON & SPANG (1976) yields differential stresses ranging from 23 to 62MPa. These results are in line with the differential stress expected as a consequence of the sedimentary overburden. In the secondary quartz domains of the footwall rock samples, dynamically recrystallized grain size and dislocation density were measured. Using the calibration of TWISS (1977) the medium recrystallized grain sizes (17mm bis 40mm) yield differential stresses between 54 and 99MPa. The density of free dislocations was determined under the Transmission Electron Microscope (TEM). A distinction between grains with high-angle (hagb), low-ange grain-boundaries (lagb), and TEM-scale dynamically recrystallized grains appeared reasonable. According to McCORMICK's calibration (1977) the differential stresses are as follows: 88 to 383MPa for hagb-grains, 127 to 323MPa for lagb-grains and up to 69MPa for TEM-scale recrystallized grains. The mean of the quartz piezometer-stresses yields for wet quartz and at deformation temperatures of 350°C an overall strain rate of 10-12 s-1. Regarding the geometry and the period of activity of the normal fault an average strain rate of the shear zone of 10-13 s-1 can be estimated, which is in good agreement with both the value obtained from piezometeric investigations as well as the deformation rates of shear zones in comparable tectonic settings.

Item Type: Ph.D. Thesis
Erschienen: 2003
Creators: Roller, S.
Title: Struktur, Kinematik und Mechanik eines aktiven Detachments : Woodlark Basin - Auswertung ODP Leg 180
Language: German
Abstract:

Kurzfassung in Deutsch ODP Leg 180 fand im Western Woodlark Basin, E von Papua Neuguinea, im Übergang zwischen ozeanischer Spreizung und kontinentalem Rifting statt. Die Bohrproben aus der Umgebung einer aktiven flachen Abschiebung enthalten störungsbedingt spröde bis duktile Deformationsstrukturen. Die damit verbundene calcitische und quarzitische Adermineralisation bildet die Grundlage für die vorliegenden Paläospannungsanalysen. Die Calcitadern sind in den sedimentären Gesteinen des Hangendblocks und in den basischen Gesteinen des Liegendblocks der flachen Abschiebung ausgebildet. Die Anwendung der Kalibration von JAMISON & SPANG (1976) für Calcitverzwilligung ergibt Differentialspannungswerte von 23 bis 62MPa, welche mit jenen Werten übereinstimmen, die rechnerisch aus der lithostatischen Überlagerung zu erwarten sind. In Quarzadern des Liegendblocks wurden aus der dynamisch rekristallisierten Korngröße und der Dichte der freien Versetzungen die Differentialspannungen ermittelt, bei der die kristallplastischen Mikrostrukturen entstanden. Nach der Kalibration von TWISS (1977) ergeben die durchschnittlichen rekristallisierten Korngrössen (17mm bis 40mm) Differentialspannungen von 54 bis 99MPa. Die Dichte der freien Versetzungen wurde am Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) bestimmt. Es wurden Körner mit Großwinkel- (GwKG), Kleinwinkelkorngrenzen (KwKG) und TEM-maßstäbliche Rekristallisatkörner unterschieden. Nach McCORMICK (1977) ergeben sich für GwKG-Körner Differentialspannungen von 88 bis 383MPa, für KwKG-Körner von 127 bis 323MPa und für Rekristallisatkörner bis maximal 69MPa. Fliessgesetze für ‘nassen’ Quarz ergeben aus den Quarz-Piezometern für eine Temperatur von 350°C eine mittlere Verformungsrate von 10-12 s-1. Aus der Geometrie und der Aktivitätsdauer der Abschiebung errechnet sich eine mittlere Verformungsrate von 10-13 s-1. Beide Werte stehen in relativ gutem Einklang miteinander und auch mit Verformungsraten an Störungszonen in ähnlichen tektonischen Szenarien. Kurzfassung in Englisch ODP Leg 180 Western Woodlark Basin is located east of Papua New Guinea between westward propagating oceanic spreading and continental rifting. The drill samples stem from an active shallow-dipping normal fault. They include abundant faulting-induced deformation structures ranging from brittle to ductile. The great number of deformation related Calcite- and Quartz-veins is the basis for the palaeopiezometric investigations. Calcite-filled veins occur both in the hangingwall sedimentary rocks and in the altered basic footwall rocks of the normal fault. The application of the calcite twin-palaeopiezometer of JAMISON & SPANG (1976) yields differential stresses ranging from 23 to 62MPa. These results are in line with the differential stress expected as a consequence of the sedimentary overburden. In the secondary quartz domains of the footwall rock samples, dynamically recrystallized grain size and dislocation density were measured. Using the calibration of TWISS (1977) the medium recrystallized grain sizes (17mm bis 40mm) yield differential stresses between 54 and 99MPa. The density of free dislocations was determined under the Transmission Electron Microscope (TEM). A distinction between grains with high-angle (hagb), low-ange grain-boundaries (lagb), and TEM-scale dynamically recrystallized grains appeared reasonable. According to McCORMICK's calibration (1977) the differential stresses are as follows: 88 to 383MPa for hagb-grains, 127 to 323MPa for lagb-grains and up to 69MPa for TEM-scale recrystallized grains. The mean of the quartz piezometer-stresses yields for wet quartz and at deformation temperatures of 350°C an overall strain rate of 10-12 s-1. Regarding the geometry and the period of activity of the normal fault an average strain rate of the shear zone of 10-13 s-1 can be estimated, which is in good agreement with both the value obtained from piezometeric investigations as well as the deformation rates of shear zones in comparable tectonic settings.

Place of Publication: Freiburg. i. Br.
Uncontrolled Keywords: Deutsch: Paläopiezometrie Quarz Calcit Rifting Papua Neuguinea Englisch: alaeopiezometry rifting detachment quartz calcite
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences > Earth Science
11 Department of Materials and Earth Sciences
11 Department of Materials and Earth Sciences > Earth Science > Applied Sedimentary Geology
Date Deposited: 28 Jan 2010 13:24
Official URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/680/
Additional Information:

Freiburg i. Br., Univ., Diss., 2002

Referees: Behrmann, Prof. Dr. J. H.
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 16 April 2003
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