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Rock deformation record in (and around) boudinaged dykes–high finite strain examples from Spitz (Austria)
Stephan Maximilian Höpfl
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Erdwissenschaften
Betreuer*in
Anna Rogowitz
DOI
10.25365/thesis.57093
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-17294.31653.435864-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Sowohl analoge- als auch numerische Modelle zur progressiven Entwicklung von Boudinage zeigten, dass die wichtigsten Faktoren zur Kontrolle der Entwicklung und endgültigen Form von Boudins, das Fließregime, die Orientierung, die Breite der Inter-Boudin Flächen, der Viskositätskontrast und die Orientierung der Lage sowie deren Mächtigkeit seien. Eine Veränderung dieser Werte ist in der Lage eine drastische Erhöhung der Rotation und Separation der Boudin-Segmente vorherzurufen, wobei beides zu einer komplexen Verformung des Wirtsgesteins führen kann.
Der ehemalige Steinbruch Fehringer bei Spitz an der Donau, Österreich stellt eine hervorragende natürliche Lokalität zur Untersuchung des Einflusses der Geometrie von Inter-Boudin Flächen, Viskositätskontrast und Lagenmächtigkeit auf die Entwickliung von Boudins unter hoher finiter Verformung dar. Dieser Zusammenhang und das generelle Interesse an der Analyse der zugehörigen Mikrostrukturen repräsentiert die Hauptmotivation für dieses Projekt. Eine makroskopische sowie submakroskopische Analyse dieser Strukturen könnte zum Verstehen der aktiven Mechanismen beitragen und somit unser generelles Verständnis dieser Prozesse erweitern.
Regionalgeologisch sind die aufgeschlossenen Gesteine dem zentralen europäischen Variszikum zuzuordnen. Dazu zählen Amphibolite, Quartzite, Paragneisse, Schiefer und Marmore, wobei der Steinbruch Fehringer hauptsächlich aus letzterem besteht. Die stark deformierten Gesteine wurden unter 700-800 °C und 8 kbar metamorph umgewandelt und syntektonisch von Aplit- und Pegmatitgängen intrudiert. Während der kontinuierlichen top-to the SE Scherung wurden die intrudierten Gänge in die Scherrichtung rotiert, was zur Streckung, Boudinage und Rotation dieser Boudin-Segmente führte. Die auftretenden Boudin-Typen reichen von „pinch-and-swell“ Strukturen bis zu „tapered“ boudins und blockigen Geometrien, welches eine progressive Änderung des Viskositätskontrast suggeriert, möglicherweise resultierend aus chemisch oder lokal metamorph bedingten rheologischen Änderungen oder Abkühlung.
Unter Betrachtung von Raum und Zeit werden die variierenden Deformationsmechanismen und Fließmuster sowohl für das Wirtsgestein als auch für die intrudierten Ganggesteine charakterisiert.
Aufgrund der hohen Vielfalt an Boudin-Klassen wurden zwei sich gegenüberliegende Haupttypen, (1) blockige Domino-Boudins und (2) pinch-and-swell/tapered Boudins, miteinander verglichen um entweder typische oder ungewöhnliche Prozesse festzuhalten die zu einem besseren Verständnis dieser Strukturen führen würden. Beide Typen weisen eine Eniedrigung der Korngröße des Marmors mit abnehmender Distanz zum Übergang des Aplits auf, welche mit einer deutlicheren Formvorzugsregelung der Kalzitkörner einhergeht, höchstwahrscheinlcih aufgrund einer Lokalisation von Deformation um den Aplit.
Durch die Analyse der intrakristallinen Deformation über Elektronenrückstreubeugung (EBSD) konnte eine Quantifizierung der Misorientierung in unterschiedlichen Lokalitäten der Proben gemessen werden. Diese Untersuchungen zeigten, abhängig von Boudin-Klasse, entweder am Übergang zwischen dem Marmor und dem Aplit, oder auch in den Quarzkörnern innerhalb des Aplits teils hohe Mengen an Kristallplastizität auf. Zudem sind annähernd alle Aplitgänge von einem metasomatischen Saum aus Diopsid umgeben. Nur jüngere Brüche zeigen diesen Saum nicht, stattdessen treten dort häufig Ausfällungen von Quarz und, weniger häufig, Kalzit auf.
Geodynamisch betrachtet, scheint es wahrscheinlich, dass nach der Intrusion der Gänge selbige hautpsächlich aufgrund ihrer Orientierung und ihres Achsenverhätnisses rotiert und boudiniert wurden. Das Auftreten von sowohl kompressiven als auch extensiven Strukturen, welche in einer Vielzahl von Proben betrachtet werden können, könnte auf ein Rotieren der Gänge in unterschiedliche Quadranten der Dehnung/Verkürzung und das daraus folgende variierende Verhalten der Gänge zurückzuführen sein. Bestimmte Proben zeigen auch Anzeichen von hoher Scherverformung (γ => 20) und weisen auf aufeinanderfolgende
Abstract
(Englisch)
Analog and numerical models of the progressive evolution of boudinage have shown that the main factors controlling the development and final shape of boudins are the flow regime, orientation and spacing of the inter-boudin surface, viscosity contrast and the layer orientation and thickness. Variation of these parameters can cause complex behavior of boudin separation and rotation of the boudin segments inducing complex perturbation strain in the host rocks.
The former quarry Fehringer nearby Spitz an der Donau (Austria) represents an excellent natural laboratory to study the influence of the geometry of interboudin surfaces, viscosity contrast and layer thickness on boudin evolution at high finite strain. The exposed boudin structures vary extremely in their macroscopical appearance indicating the activity of different deformation mechanisms. Investigating the macro- and microstructures of these boudin structures might help to increase the knowledge of processes resulting in such boudin types.
Geologically the exposed rocks belong to the central European Variscan orogeny. They include amphibolites, quartzites, paragneiss, schists and marbles of which the latter represents the main unit within the quarry. The highly deformed rocks have experienced metamorphic conditions of around 700-800 °C at 8 kbar and have been syntectonically intruded by pegmatitic and aplitic dykes. During continuous top-to-the SE shearing, dykes have been rotated into the shear direction resulting in stretching, boudinage and rotation of boudin segments. The observed boudins preserve various shapes including pinch-and-swell, splayed, but also blocky geometries suggesting a progressively changing viscosity contrast possibly resulting from local metamorphic or chemical induced rheological weakening or cooling.
Using space for time, the changing deformation mechanisms and flow patterns are characterized for the host rock marbles and the aplitic dykes.
Based on the great variety of boudin types found at the outcrop, it was decided to compare two different boudin End-Members (1) Blocky-Domino Boudin and (2) Pinch-and-Swell/Tapered Boudin, to deduct common or discerning processes that would allow for a better understanding of these structures.
In both types, the grain size of the marble host rock is decreasing with increasing proximity to the aplitic dyke, accompanied by a more distinct shape preferred orientation (SPO) of the calcite grains, both likely due to a localization of deformation around the aplite.
Intracrystalline distortion has been analyzed via electron backscatter diffraction (EBSD) mapping allowing for a quantification of the misorientation in different localities throughout these samples. EBSD analysis revealed increased crystal plasticity, either within calcite grains located at the aplite-host rock boundary or in quartz grains within the aplite center depending on boudin type. In general all aplite dykes are surrounded by a metasomatic halo of diopside. Only where late cracks occur this halo is missing, instead we observe precipitations of quartz and less common calcite.
Geodynamically, it stands to reason that after the intrusion of the dykes they were later rotated and/or boudinaged mainly depending on their orientation and aspect ratio. The occurrence of both compressional and extensional structures, which can be observed in a multitude of samples, might be due the rotation of dykes into the fields of instantaneous stretching/shortening and the consequential varying behavior of these dykes. Certain samples also show signs of high shear strains (γ = >20) and point towards successive deformational episodes.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Boudinage Gänge Mikrostrukturen Deformation Deformationsmechanismen Metamorphose Intrusion
Schlagwörter
(Deutsch)
Boudinage dykes microstructures deformation deformation mechanisms metamorphism intrusion
Autor*innen
Stephan Maximilian Höpfl
Haupttitel (Englisch)
Rock deformation record in (and around) boudinaged dykes–high finite strain examples from Spitz (Austria)
Paralleltitel (Deutsch)
Gesteinsdeformation in- und um boudinierten Ganggesteinen, anhand von Beispielen mit hoher finiter Verformung bei Spitz (Österreich)
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
54 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Anna Rogowitz
AC Nummer
AC15406175
Utheses ID
50416
Studienkennzahl
UA | 066 | 815 | |