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Deformation around basin scale normal faults

Darko Spahic

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie

Betreuer*in

Bernhard Grasemann

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DOI

10.25365/thesis.11276

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30476.55148.149069-0

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

In der Erdkruste treten Störungen über einen großen Bereich von mikro- über makroskopisch bis zu weitläufigen Störungen in großen Becken auf. Häufig ist die Deformation im Zusammenhang mit Störungen nicht nur auf die Störungsfläche selbst begrenzt, sondern ist vielmehr eine Kombination mit kontinuierlichen Verbiegung des Gesteins in der Störungsumgebung. Dieses Phänomen wird als fault drag bezeichnet. Die korrekte Interpretation und Erkennung von fault drag ist wesentlich für die Rekonstruierung der Störungsgeschichte, für die Bestimmung der Störungskinematik und für die Störungsprognose in schlecht aufgeschlossenen Gebieten oder bei unzureichender Seismikauflösung. Der Einfluss der Störungsgeometrie auf die Deformation von Markerhorizonten in der Umgebung von Störungen basiert auf Störungsanalysen, die durch 3D Visualisierung von natürlichen Beispielen von fault drag untersucht wurden. Die komplexen strukturellen Modelle, die in dieser Arbeit untersucht worden sind, beruhen auf einer Kombination aus geophysikalischen Datensätzen und geologischer Feldarbeit. Anhand eines Beispiels von fault drag im Aufschlussmaßstab im Hangenden einer Abschiebung in St. Margarethen (Burgenland, Österreich) konnte mit Daten von Georadarmessungen (GPR), einer ausführlichen Kartierung und einem terrestrischen Laser Scan ein hochauflösendes strukturelles Model der Störungsfläche, der deformierten Markerhorizonte und den damit verbundenen sekundären Störungen konstruiert werden. Eine Methode zur Bilanzierung von listrischen Störungen wurde zur kinematischen Analyse angewendet, um geometrische Informationen über die weitgehend schlecht aufgeschlossene Hauptabschiebung zu bekommen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine listrische Störungsgeometrie für diese Abschiebung ausgeschlossen werden kann, da die konstruierte Störung wieder nach oben in die überlagernden Sedimente schneidet und somit geologisch nicht sinnvoll ist. Die Ergebnisse dieser kinematischen Analysen werden noch zusätzlich unterstützt durch das Auftreten von deformierten Horizonten im Liegenden der Abschiebung. Alternativ wird eine planare Störungsgeometrie mit reverse drag von Markern im Hangenden und im Liegenden der Abschiebung vorgeschlagen. Der zweite Teil dieser Arbeit untersucht eine Abschiebung im großen Maßstab im zentralen Wiener Becken anhand von kommerziellen 3D Seismikdaten. Zusätzlich zu der konventionellen Störungsanalyse (Versatz und Störungsform) sind syn- und antiklinale Strukturen von sedimentären Horizonten, die im Liegenden und im Hangenden der Abschiebung zu finden waren, kartiert worden. Es konnte gezeigt werden, dass reverse drag-Geometrien unterschiedlich starker Magnituden mit lokalen Versatzmaxima entlang der Störung korrelieren. Im Unterschied dazu konnte normal drag entlang von Segmenträndern und Transferzonen nachgewiesen werden. Daraus folgt, dass die ausführliche Dokumentation der Verteilung, die Art und die Magnitude des fault drag zusätzliche Information über die Störungsentstehung liefert, da sowohl initiale Störungssegmente als auch Verbindungs- und Transferzonen identifiziert werden können.

Abstract

(Englisch)

Faults in the earth crust occur within large range of scales from micro-scale over mesoscopic to large basin scale faults. Frequently deformation associated with faulting is not only limited to the fault plane alone, but rather forms a combination with continuous near field deformation in the wall rock, a phenomenon that is generally called fault drag. The correct interpretation and recognition of fault drag is fundamental for the reconstruction of the fault history and determination of fault kinematics, as well as prediction in areas of limited exposure or beyond comprehensive seismic resolution. Based on fault analyses derived from 3D visualization of natural examples of fault drag, the importance of fault geometry for the deformation of marker horizons around faults is investigated. The complex 3D structural models presented here are based on a combination of geophysical datasets and geological fieldwork. On an outcrop scale example of fault drag in the hanging wall of a normal fault, located at St. Margarethen, Burgenland, Austria, data from Ground Penetrating Radar (GPR) measurements, detailed mapping and terrestrial laser scanning were used to construct a high-resolution structural model of the fault plane, the deformed marker horizons and associated secondary faults. In order to obtain geometrical information about the largely unexposed master fault surface, a standard listric balancing dip domain technique was employed. The results indicate that for this normal fault a listric shape can be excluded, as the constructed fault has a geologically meaningless shape cutting upsection into the sedimentary strata. This kinematic modeling result is additionally supported by the observation of deformed horizons in the footwall of the structure. Alternatively, a planar fault model with reverse drag of markers in the hanging wall and footwall is proposed. A second part of this thesis investigates a large scale normal fault in the central Vienna Basin from commercial 3D seismic data. In addition to detailed conventional fault analysis (displacement and fault shape), syn-and anticlinal structures of sedimentary horizons occurring both in hanging wall and footwall are assessed. Reverse drag geometries of variable magnitudes are found to correlate with local displacement maxima along the fault. In contrast, normal drag is observed along segment boundaries and relay zones. Thus, the detailed documentation of the distribution, type and magnitude of fault drag provides additional information on the fault evolution, as initial fault segments as well as linkage or relay zones can be identified.

Autor*innen

Darko Spahic

Haupttitel (Englisch)

Deformation around basin scale normal faults

Publikationsjahr

2010

Umfangsangabe

131 S. : Ill., graph. Darst., Kt.

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Charlotte Krawczyk ,

Michael Wagreich

Klassifikation

38 Geowissenschaften > 38.36 Tektonik

AC Nummer

AC08368008

Utheses ID

10170

Studienkennzahl

UA | 091 | 426 | |

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