Transiente Deformation und langzeitige Aktivität von Scherzonen
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Verständnis von Deformationsprozessen an der Basis der seismogenen Zone ist zentral für viele geowissenschaftliche Fragen, z.B., wie großmaßstäbliche krustale Blöcke während der Orogenese gegeneinander versetzt werden und wie Spannungen aufgebaut werden, die zu katastrophalen großen Erdbeben führen. Große Erdbeben in der kontinentalen Kruste zeigen Hypozentren nahe der Basis der seismogenen Zone bei ca. 300 °C in 10-15 km Tiefe. Bei diesen grünschieferfaziellen Bedingungen können coseismisch kurzfristig hohe Differentialspannungen aufgebaut werden. Die Spannungsgeschichte ist in diesen Tiefen wenig bekannt, was z.T. daran liegt, dass dieser Bereich nicht direkt zugänglich ist. Hier nutzen wir die exhumierten Störungsgesteine der Silvretta Überschiebung, um Informationen zur Deformations- und Spannungsgeschichte zu erlangen. Pseudotachylite treten häufig in Gneisen auf, die Amphibole mit mechanischen Zwillingen zeigen, was Hinweise auf Differentialspannung von über 400 MPa gibt. Mylonitische Quarz Klasten, die in deformierten Pseudotachyliten eingeschlossen sind und mylonitische Gangquarze, die verfaltete Injektionsgänge einschließen, zeigen Kriechen bei geringeren Spannungen (ca. 100 MPa) nach der Pseudotachylit Bildung an. Solch deformierte Pseudotachylite können von undeformierten Pseudotachyliten durchschnitten werden, was ein unabhängiges coseismisches Stadium nach dem Kriechen anzeigt. Die Hinweise auf Quarz Versetzungskriechen vor und nach der Pseudotachylit Bildung, sowie Stilpnomelan und Epidot in allen Störungsgesteinen, zeigen ähnliche grünschieferfazielle Bedingungen für alle Deformationsstadien an. Die Mikrostrukturen, die Quarz Versetzungskriechen anzeigen, kommen unabhängig zu den Pseudotachyliten vor, was den Einfluss von thermal runaway auf die Pseudotachylit-Bildung ausschließt. Schnelle Spannungsrelaxation wird durch verformungsfreie neue Quarz-Körner entlang von Spaltrissen im Quarz assoziiert mit Pseudotachyliten angezeigt. Das Stadium des Versetzungskriechens fand in großem Abstand zur seismisch aktiven Ruptur statt. Die undeformierten Pseudotachylite spiegeln die coseismische Ruptur wider, die zur finalen Ablösung der kristallinen Decke von ihrem Unterlager führte. Isometrische Gneis Klasten in der ultramylonitischen Matrix der deformierten Pseudotachylite zeigen, dass die Pseudotachylite eine geringere Festigkeit während des Kriechens haben. Dagegen weisen die Quarz-reichen Gneise mehr Verformung während coseismischer Deformation bei hohen Spannungen auf. Dieses Festigkeitsverhältnis erklärt, dass nur die Gesteine coseismisch deformieren, die noch nicht vorher beansprucht wurden. Die Resultate dieses Projektes demonstrieren die Bedeutung unterschiedlicher Festigkeiten von verschiedenen Lithologien und Störungsgesteinen bei spezifischen Spannungen und Verformungsraten während transienter Deformation und andauerndem Kriechen, in Abhängigkeit vom Abstand zur seismisch aktiven Ruptur.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Stresses during pseudotachylyte formation -Evidence from deformed amphibole and quartz in fault rocks from the Silvretta basal thrust (Austria). Tectonophysics, 817, 229046.
Brückner, Lisa M. & Trepmann, Claudia A.
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Rheology Dependent on the Distance to the Propagating Thrust Tip—(Ultra‐)Mylonites and Pseudotachylytes of the Silvretta Basal Thrust. Tectonics, 42(10).
Brückner, Lisa M.; Trepmann, Claudia A. & Kaliwoda, Melanie
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Quartz cleavage fracturing and subsequent recrystallization along the damage zone recording fast stress unloading. Journal of Structural Geology, 178, 105008.
Brückner, Lisa M.; Dellefant, Fabian & Trepmann, Claudia A.
