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Structural analysis and geochronology of the Khlong Marui Fault, Southern Thailand
Pitsanupong Kanjanapayont
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Bernhard Grasemann
DOI
10.25365/thesis.6871
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29355.14975.482469-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das NNE - SSW streichende Khlong Marui Störungssystem quert die Thailändische Halbinsel vom Golf von Thailand bis zum Andamanischen Meer und erstreckt sich über eine Länge von ca. 150 km. Die ca. 10 km breite Scherzone, ist begrenzt durch die Khlong Marui Störung im Westen, welche die Scherzone gegen die N-S streichende Gebirgskette des "Western Belt Granite" und Permokarbone Sedimentgesteine abgrenzt. Gegen Osten wird die Scherzone durch die Bang Kram Störung abgegrenzt, welche durch ein grosses Tal gekennzeichnet wird und eine geologische Klippe Permischer Karbonate und Triadischer Sedimentgesteine beinhaltet. Hauptaugenmerk der Arbeit ist eine rhomboidale topographische Erhöhung innerhalb der Scherzone, namens Khao Phanom. Die Lithologie innerhalb der Scherzone wird charakterisiert durch steil einfallende, stark deformierte mylonitische Metasedimente der Permokarbonen Kaeng Krachan Gruppe, welche unterschiedliche Metamorphosegrade aufweisen. Die mylonitischen Metasedimente werden begleitet von Orthogneiss-Lagen, mylonitisierten Graniten und pegmatitischen Gängen. An den Rändern der duktilen Kernzone bildeten sich lokal spröde kataklastische Zonen aus.
Die Khlong Marui Scherzone wurde während drei Phasen Dn-2, Dn-1 und Dn deformiert. Die frühen Phasen Dn-2, Dn-1 weisen eine dominante horizontale Scherdeformation auf. Beide zeigen ein ähnliches Streichen (ca. 030°) und Einfallen (WNW und ESE) und sind durch duktile Deformation unter verschiedenen Metamorphosebedingungen charakterisiert. Die zwei Deformationsphasen weisen zwei ähnliche Streckungslineare in den Quarziten und Quarztexturen am östlichen Khao Phanom auf. Isolierte Mylonitblöcke mit fibrösem Silimanit zeigen eine Dn-2 Deformation unter amphibolitfaziellen Bedingungen, welche anschließend von Dn-1 überprägt wurde.
Die dominierende Deformation im Khlong Marui Störungssystem rührt von der Deformationsphase Dn-1 her, die durch dextrale Scherung gekennzeichnet ist. Der dextrale Schersinn kann von im Gelände beobachteten S-C-Gefügen und von Mikrostrukturen aus Dünnschliffanalysen abgeleitet werden. Solche Mikrostrukturen sind zum Beispiel sigmoidal geformte Klasten (σ-Klasten), asymmetrische Boudins, S-C-Gefüge, asymmetrische Falten, asymmetrische Myrmekite und "V-Pull-Apart" Strukturen. Die zur duktilen Deformationsphase synkinematische Pegmatitintrusion ist durch die in den Pegmatiten parallel zur Streckungslineation eingeregelten Turmaline belegt. Dynamisch rekristallisierte Quarze zeigen undulöse Auslöschung, "basal gliding", "bulging" (BLG), "subgrain rotation" (SGR) und lokal "grain boundary migration" (GBM) unter dextraler Scherung. Mikrostrukturen und Mineralzusammensetzungen deuten eine grünschieferfazielle Metamorphose für die Deformation Dn-1 an. Die "mean vorticity number" (Wm) der Quarztexturen deutet auf eine einfache Scherung mit einer kleinen finiten Verformungselipse (Rf) in einer transpressiven Zone. Lokal auftretende Transtension in der Khlong Marui Scherzone wird durch "strain partitioning" verursacht. Ein auf den Scherzonenrand normal stehendes Kluftsystem repräsentiert spröde Zugbrüche. Die mylonitischen Strukturen werden durch Riedelbrüche (R und R'), die ebenfalls dextralen Schersinn anzeigen, und die Deformation Dn überprägt. Die ENE-WSW streichenden synthetischen und NW-SE streichenden antithetischen Riedelbrüche sind beschränkt auf den Bereich zwischen den die Scherzone begrenzenden NNE-SSW streichenden Hauptstörungen.
Die Deformationsphase Dn beinhaltet spröde NNE-SSW streichende Abschiebungen, deren geomorphologischer Ausdruck "fault scarps", "triangular facets" und langgestreckte Täler ist. Protokataklasite und Kataklasite, assoziert mit den steil einfallenden Abschiebungen, sind an beiden Seiten des duktilen Kernes der Scherzone zu finden.
Die NNE streichende dextrale Scherung während Dn-2, Dn-1 gemeinsam mit den syn- und antithetischen Riedelscherbrüchen zeigen eine E-W Orientierung der größten Hauptnormalspannung σ1 und eine N-S Orientierung der kleinsten Hauptnormalspannung σ3. Die Deformationsphasen Dn-2, Dn-1, sowie der "Western Granite" Magmatismus stehen mit der Kollision von Westburma und Shan-Thai und/oder mit der Subduktion entlang des Sunda Grabens in der Späten Kreide im Zusammenhang. Datierte Zirkonkerne von granitischen Gesteinen innerhalb der Scherzone geben ein Archaisches Alter an, wobei die anschliessende Entwicklung unterschiedlich verläuft. Hierbei unterscheiden sich die mylonitisierten Granite von anderen granitischen Gesteinen durch unterschiedliche Zonierung. Die mylonitisierten Granite weisen Obertriadische bis Oberkretazische Alter für äußere Kerne auf und stehen wahrscheinlich mit den Granitintrusion in der Späten Kreide im Zusammenhang. Ähnliche Zonierungsmuster und Alter aus Zirkonen in den Pegmatiten und Orthogneisen lassen darauf schließen, dass die Pegmatite von Material aus den Orthogneisen abstammen.
Das Auftreten intensiv deformierter Gesteine innerhalb der Scherzone zwischen undeformierten Sedimenten weist auf eine Exhumation des Kernes der Khlong Marui Scherzone aus mittel- bis oberkrustalen Tiefen hin. Die Exhumation könnte durch eine positive Blumenstruktur, geformt durch das gemeinsame Auftreten von dextraler Scherung und E-W Kompression, verursacht worden sein. Das Eozäne Exhumationssalter des duktilen Kernes wird durch U-Pb, Rb-Sr, und Sm-Nd Datierungsmethoden belegt. Die Phase der dextralen Scherung entlang des NNE-SSW streichenden Störungssystems wird durch pläogeographische Rekonstruktionen ebenfalls als Eozän angegeben. Diese Periode war gekennzeichnet durch die frühe Kollision von Indien und Asien. Eine anschließende Rotation des Spannungsfeldes führte zur Reaktivierung der exhumierten NNE-SSW streichenden Störungen als Abschiebungen (Dn). Die N-S Orientierung von σ1 und die E-W Orientierung von σ3 während der Deformation (Dn) korreliert mit dem E-W gerichteten Extensionsmodell. Folglich steht die Rotation des Spannungsfeldes, welches den Wechsel von dextraler Bewegung zu abschiebender Bewegung bewirkt, im Zusammenhang mit der Änderung des Spannungsmuster während der Kollision von Indien und Asien.
Abstract
(Englisch)
The Khlong Marui Fault cuts across Thai peninsula trending NNE-SSW stretching approximately 150 km from the Gulf of Thailand to the Andaman Sea. The shear zone affects an area up to 10 km in width from the Khlong Marui Fault eastward to the Bang Kram Fault. This zone, marked by a large valley with the high topographic lozenge shape 40 km by 6 km body named Khao Phanom, was the focus of this study. The area to the west is bounded by a long, north-south trending mountain range of Western Belt Granite and Permo-Carboniferous sedimentary rock. The east boundary is represented by a huge valley of Bang Kram Fault which comprises a geographically long cliff of Permian carbonate and Triassic sedimentary rock. The geology within this wrench zone consists of steep strongly deformed layers of mylonitic meta-sedimentary rocks associated with orthogneisses, mylonitic granites, and pegmatitic veins. The mylonite belonging to the Permo-Carboniferous Kaeng Krachan Group has been deformed and developed a mylonitic structure with varying grades of metamorphism. Brittle cataclasitc zones were localized in the eastern and western margin of this ductile core zone.
The Khlong Marui shear zone had been deformed by three deformation phases; Dn-2, Dn-1, and Dn. The early two phases of strike-slip deformation, which have similar orientation of strike 030° and dips to WNW and ESE, are characterized by dextral ductile deformation but under different metamorphic grades. It is represented by the two stretching lineations recorded in the quartzite and quartz textures in the eastern Khao Phanom. Isolated block of fibrolitic sillimanite mylonites indicate that the rocks have experienced amphibolite metamorphic condition of Dn-2 before overprinted by the Dn-1.
Dn-1 is dominated the deformation in the Khlong Marui Faults by the major lineament, foliation, and stretching lineation. Mylonitic foliation (C), secondary synthetic foliations (C’), and lineation indicate dextral sense of shear as well as σ-shaped clasts, domino-type boudinage, shear band-type foliation, asymmetric folds, asymmetric myrmekite, and “V”-pull-apart. Synkinematic behavior of the pegmatite intrusion during the ductile stage is established by the parallel nature of tourmaline lineations in pegmatites and stretching lineations in the country rocks. Dynamically recrystallizing quartz records undulose extinction, basal gliding, bulging (BLG), subgrain rotation (SGR), and local grain boundary migration (GBM) under the dextral strike-slip deformation. Microstructures and mineral assemblages suggest that the rocks in the Khlong Marui shear zone have been metamorphosed at low to medium greenschist facies. Mean vorticity number (Wm) of quartz texture indicates simple shear flow with a small finite strain ellipsoid (Rf) in a transpression zone. Strain partitioning within the Khlong Marui shear zone is responsible for local transtension blocks. A major joint set towards 110°, which is orientated perpendicular to the 030° stretching lineation, represents tension fracturing. Mylonitic structures in this area are spectacularly overprinted by the Riedel shear fractures (R and R’) and Dn. The synthetic Riedel shear fractures (R) are oriented in ENE-WSW and the associated anthethetic Riedel shear fractures (R’) trend to NW-SE. They are generally restricted to in between the major NNE-SSW striking faults.
Dn involves the brittle normal faulting dominantly oriented striking between 000° and 030°. The faults in the area are geomorphically expressed by the fault scarp, triangular facets, and linear valley. The steeply dipping faults are associated with proto-cataclasites to cataclasites along both side of the ductile core. Normal fault component is suggested by the slickenside, striation, and associated shear sense indicators.
The NNE striking dextral shearing and two secondary fractures constrain the orientation of the maximum principal stress axis (σ1) in the E-W direction of Dn-2 and Dn-1. They suggest that the tensional stress, represented by σ3, is oriented in the N-S direction. The two dextral ductile phases of the Khlong Marui Fault and the Western Granite magmatism were significantly influenced by the Western Burma and Shan-Thai collision and/or the subduction along the Sunda Trench in the Late Cretaceous. The same age of inherited core from all zircons in the Khlong Marui shear zone indicates that they have the same material from the Archean period with the different evolution. They share the same systematic ages although the mylonitic granite has the different intergrowth zoning from others. The Upper Triassic to Upper Cretaceous outer core zircon ages of the mylonitic granite is probably related to the granite intrusion period. The similar zoning patterns and ages in zircon, from the pegmatites and the orthogneisses indicate that the pegmatites were derived from the orthogneiss material.
The intense deformation conditions of rock in between un-deformed sedimentary host rock units suggests that the core of the Khlong Marui shear zone had been exhumed at mid-to-upper crustal levels to its present level. The continuation of dextral movement and E-W compression may have caused the exhumation of the fault core forming the positive flower structure. The major exhumation period of the ductile core in the Eocene is indicated by U-Pb, Rb-Sr, and Sm-Nd dating. Palaeogeographic reconstructions in Eocene suggest the dextral shear of the NNE-SSW strike-slip systems. This period was tectonically influenced in the SE Asia region by the early time of India-Asia collision. The exhumed faults related to the positive flower structure are pre-existing anisotropic in the rotated stress field producing NNE-SSW normal faults in the study area after Eocene. The palaeostress field of Dn, which is N-S direction of σ1 and E-W direction of σ3, fits quite well with the E-W extension model. Therefore, the changing stress field in the Khlong Marui Fault, which has affected by switching from dextral strike-slip to the normal faulting, relates to the changing of the stress pattern caused by the India-Asia collision.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
structural geology geochronology Khlong Marui Fault Thailand
Schlagwörter
(Deutsch)
Strukturgeologie Geochronologie Khlong Marui Störung Thailand
Autor*innen
Pitsanupong Kanjanapayont
Haupttitel (Englisch)
Structural analysis and geochronology of the Khlong Marui Fault, Southern Thailand
Paralleltitel (Deutsch)
Strukturanalyse und Geochronologie der Khlong Marui Störung, südliches Thailand
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
137 S. : Ill., graph. Darst., Kt.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Bernhard Grasemann
AC Nummer
AC07452315
Utheses ID
6205
Studienkennzahl
UA | 091 | 431 | |