Fracture and fault development in Werfenian quartzitic sandstones – A case study from the autochthonous cover of the Tatra Mts.

Rubinkiewicz, J.; Ludwiniak, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Fracture and fault development in Werfenian quartzitic sandstones – A case study from the autochthonous cover of the Tatra Mts.

Autorzy

Rubinkiewicz J. , Ludwiniak M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Ewolucja spękań i uskoków w obrębie werfeńskich piaskowców kwarcytycznych - przykład z pokrywy autochtonicznej Tatr polskich

Języki publikacji

Abstrakty

The paper is focused on the analysis of fractures and faults in slightly deformed Werfenian quartzitic sandstones, which in the Polish part of the Tatra Mts. begin the sedimentary succession of the autochthonous cover overlying directly the crystalline core. Investigations including geometric and genetic analysis of fractures and faults have enabled to reconstruct the evolution of the palaeostress field in relation to the generally accepted stages of structural evolution of the Tatra Mts. The oldest fractures are represented by the S system of shear fractures, which originated due to SSW-NNE compression in almost horizontal or slightly N-tilted beds. The F1 fault set could have also originated in this stage as a result of slip along the bedding planes or along planes sub-parallel to bedding. This stage took place after the Early Turonian and before the Coniacian. The formation of main zones of strike-slip faults, including the Ornak dislocation zone, could have taken place in the terminal part of this stage or directly after it. The following stage was linked with rotational uplift of the Tatra Mts., taking place since the Late Miocene. As a result of SSW–NNE extension, the L set of fractures appeared in the gradually uplifted Werfenian rocks. Additionally, the F2 set of normal faults originated along with the simultaneous opening of some S fractures and reactivation of the F1 fault set. The last stage of evolution (Pleistocene? - present day) included the formation of landslides, causing rotation of bed complexes together with the fractures. Some F1 faults could have been reactivated at that time.

W niniejszym artykule przeprowadzono analizę spękań i uskoków w słabo zaburzonych tektonicznie piaskowcach kwarcytycznych werfenu. Piaskowce te rozpoczynają profil jednostki autochtonicznej (Tatricum) w Tatrach polskich, która leży bezpooerednio na trzonie krystalicznym. W wyniku przeprowadzonych badań, polegających na analizie geometrycznej i genetycznej spękań i uskoków odtworzono pola paleonaprężeń i etapy ewolucji tych struktur w powiązaniu z ogólnie przyjętymi etapami ewolucji Tatr. Najstarszymi spękaniami są spękania ścięciowe systemu S, które powstały w wyniku kompresji o kierunku SSW-NNE w skałach leżących niemal poziomo lub lekko wychylonych ku północy. W etapie tym mogły powstawać również uskoki zespołu F1 w wyniku pooelizgów wzdłuż powierzchni uławicenia lub bliskich tym powierzchniom. Miało to miejsce po wczesnym turonie, a przed koniakiem. W końcowej fazie tego etapu lub po nim mogło dojść do powstania głównych stref uskoków przesuwczych, łącznie ze strefą dyslokacyjną Ornaku. Kolejny etap ewolucji omawianych struktur związany był z rotacyjnym wypiętrzeniem Tatr, trwającym od późnego miocenu. Sukcesywnie zaczęły powstawać spękania zespołu L w stopniowo wypiętrzających się skałach werfenu, w wyniku działania ekstensji o średnim kierunku SSW-NNE. W tym czasie doszło również do powstania uskoków normalnych systemu F2, z równoczesnym otwieraniem się części ze spękań systemu S oraz odmłodzeniem uskoków zespołu F1. W ostatnim etapie ewolucji (plejstocen? - dziś) powstawały osuwiska konsekwentno-strukturalne, powodujące skręcenia pakietów warstw łącznie z występującymi tu spękaniami. Mogło również dojść do reaktywacji niektórych uskoków zespołu F1.

Słowa kluczowe

fractures faults structural analysis Werfenian quartzitic sandstones autochthonous unit Tatra Mts. Inner Carpathians Poland

Wydawca

Polskie Towarzystwo Geologiczne

Czasopismo

Annales Societatis Geologorum Poloniae

Rocznik

2005

Tom

Vol. 75, No 2

Strony

171--187

Opis fizyczny

Bibliogr. 58 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rubinkiewicz J.

Jacek.Rubinkiewicz@uw.edu.pl

University of Warsaw, Institute of Geology, Laboratory of Tectonics and Geological Mapping, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warsaw, Poland

autor

Ludwiniak M.

Miroslaw.Ludwiniak@uw.edu.pl

University of Warsaw, Institute of Geology, Laboratory of Tectonics and Geological Mapping, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warsaw, Poland

Bibliografia

1. Aleksandrowski, P., 1989. Structural geology of the Magura nappe in the Mt. Babia Góra region, Western Outer Carpathians. (In Polish, English summary). Studia Geologica Polonica, 96: 1-140.
2. Andrusov, D., 1959. Geológia Československých Karpat. Zvaezok I. (In Slovak). Bratislava, 375 pp.
3. Bac, M., 1963. The geology of the Stoły massif in the West Tatras. (In Polish, English summary). Acta Geologica Polonica, 13: 61-89.
4. Bac-Moszaszwili, M., 1998. Geology of the Subtatric units, Western Tatra Mts., Poland. (In Polish, English summary). Studia Geologica Polonica, 111: 113-136.
5. Bac-Moszaszwili, M., Burchart, J., Głazek, J., Iwanow, A., Jaroszewski, W., Kotański, Z., Lefeld, J., Mastella, L., Ozimkowski, W., Roniewicz, P., Skupiński, A. & Westwalewicz- Mogilska, E., 1979. Geological map of the Polish Tatra Mountains 1: 30,000. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
6. Birkenmajer, K., 1986. Stages of structural evolution of the Pieniny Klippen Belt, Carpathians. Studia Geologica Polonica, 88: 7-32.
7. Boretti-Onyszkiewicz, W., 1968. Joints in the flysch of western Podhale. (In Polish, English summary). Acta Geologica Polonica, 18: 101-152.
8. Burchart, J., 1972. Fission-track age determinations of accessory apatite from the Tatra Mts, Poland. Earth and Planetary Science Letters, 15: 418-422.
9. Dunne, W. M. & Hancock, P. L., 1994. Paleostress analysis of small-scale brittle structures. In: Hancock, P. L. (Ed.), Continental Deformation. Pergamon Press, Cambridge: 101-120.
10. Dżułyński, S. & Gradziński, R., 1960. Source of Lower Triassic clastics in the Tatra Mts. Bulletin de l’Academie Polonaise des Sciences, serie des sciences géologiques et géographiques, 8: 45-48.
11. Fuglewicz, R., 1979. Megaspores found in the earliest Triassic of Poland. Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego, 49: 271-275.
12. Grabowski, J., 1997. Paleomagnetic results from the cover (High Tatric) units and the nummulitic Eocene in the Tatra Mts (Central West Carpathians) and their tectonic implications. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 67: 13-23.
13. Guzik, K., 1959. Mapa geologiczna Tatr 1: 10 000, arkusz B2: Kominy Tylkowe. (In Polish). Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
14. Hancock, P. L., 1985. Brittle microtectonics: principles and practice. Journal of Structural Geology, 7: 437-457.
15. Jaroszewski, W., 1963. Tectonics of the High-Tatric series in the upper floor of the Kościeliska Valley in the Tatra Mountains. (In Polish, English summary). Acta Geologica Polonica, 13: 43-58.
16. Jaroszewski, W., 1965. Geology of the upper part of Kościeliska Valley in the Tatra Mts. (In Polish, English summary). Acta Geologica Polonica, 15: 429-499.
17. Jaroszewski, W., 1967. Geological observations on the rocks of the upper part of the Kościeliska Valley in the Tatra Mts. (In Polish, English summary). Biuletyn Geologiczny Wydziału Geologii Uniwersytetu Warszawskiego, 9: 217-271.
18. Jaroszewski, W., 1972. Mesoscopic structural analysis of the tectonics of non-orogenic areas, with the northeastern Mesozoic margin of the Święty Krzyż Mountains as an example. (In Polish, English summary). Studia Geologica Polonica, 38: 1-216.
19. Jurewicz, E., 2000. Tentative correlation of the results of structural analysis in the granitoid core and nappe units of the Tatra Mts. (southern Poland) . (In Polish, English summary). Przegląd Geologiczny, 48: 1014-1018.
20. Kováè, M., Kral, J., Márton, E., Plašienka, D. & Uher, P., 1994. Alpine uplift history of the Central Western Carpathians: geochronological, paleomagnetic, sedimentary and structural data. Geologica Carpathica, 45: 83-96.
21. Kotański, Z., 1956. High-Tatric Campilian in the Tatra Mts. (In Polish, English summary). Acta Geologica Polonica, 6: 65-73.
22. Kotański, Z., 1959a. Stratigraphical sections of the High-Tatric series in the Polish Tatra Mountains. (In Polish, English summary). Biuletyn Instytutu Geologicznego, 139: 1-160.
23. Kotański, Z., 1959b. Contributions to the tectonics of the High-Tatric series. (In Polish, English summary). Biuletyn Instytutu Geologicznego, 149: 159-181.
24. Kotański, Z., 1961. Tektogeneza i rekonstrukcja paleogeografii pasma wierchowego w Tatrach. (In Polish, French summary). Acta Geologica Polonica, 11: 187-476.
25. Kral, J., 1977. Fission track ages of apatites from some granitoid rocks in West Carpathians. Geologicky Sbornik, 28: 269-276.
26. Książkiewicz, M., 1968. Observations on jointing in the Flysch Carpathians. (In Polish, English summary). Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego, 38: 335-384.
27. Książkiewicz, M., 1972. Budowa geologiczna Polski. T. IV. Tektonika, cz. 3. Karpaty. (In Polish). Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 228 pp.
28. Lefeld, J., 1979. Trias serii wierchowej. (In Polish). In: Przewodnik LI Zjazdu PTG, Zakopane 13-15 września 1979. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa: 27-31.
29. Lefeld, J., 1997. Tektogeneza Tatr. Cykl alpejski. (In Polish). In: Przewodnik LXVIII Zjazdu PTG, Zakopane, 2-4 października 1997. Pol. Tow. Geol., Warszawa: 16-22.
30. Lefeld, J., Gaździcki, A., Iwanow, A., Krajewski, K. & Wójcik, K., 1985. High-Tatric Succession. In: Jurassic and Cretaceous lithostratigraphic units of the Tatra Mountains. Studia Geologica Polonica, 84: 10-37.
31. Mastella, L., 1988. Structure and evolution of Mszana Dolna tectonic window, Outer Carpathians, Poland. (In Polish, English summary). Annales Societatis Geologorum Poloniae, 58: 53-173.
32. Mastella, L. & Konon, A., 2002. Jointing in the Silesian nappe (Outer Carpathians, Poland) - paleostress reconstruction. Geologica Carpathica, 53: 315-325.
33. Mastella, L. & Zuchiewicz, W., 2000. Jointing in the Dukla Nappe (Outer Carpathians, Poland): an attempt at palaeostress reconstruction. Geological Quarterly, 44: 377-390.
34. Mastella, L., Zuchiewicz, W., Tokarski, A. K., Rubinkiewicz, J., Leonowicz, P. & Szczęsny, R., 1997. Application of joint analysis for paleostress reconstructions in structurally complicated settings: Case study from Silesian nappe, Outer Carpathians (Poland). Przegląd Geologiczny, 45: 1064-1066.
35. Murray, F. N., 1967. Jointing in sedimentary rocks along The Grand Hogback monocline, Colorado. Journal of Geology, 75: 340-350.
36. Ortner, H. & Reiter, F. & Acs, P., 2002. Easy handling of tectonic data: the programs Tectonics VB for Mac and Tectonics FP for Windows™. Computers & Geosciences, 28: 1193-1200.
37. Piotrowski, J., 1978. Mesostructural analysis of the main tectonic units of the Tatra Mountains along the Kościeliska valley. (In Polish, English summary). Studia Geologica Polonica, 55: 1-90.
38. Price, N. J., 1959. Mechanics of jointing in rocks. Geological Magazine, 96: 149-167.
39. Price, N. J., 1966. Fault andjoint development in brittle and semibrittle rock. Pergamon Press, 176 pp.
40. Price, N. J. & Cosgrove, J. W., 1990. Analysis of geological structures. Cambridge University Press, Cambridge, 502 pp.
41. Rabowski, F., 1959. High-Tatric series in Western Tatra. (In Polish, English summary). Prace Instytutu Geologicznego, 27: 1-178.
42. Reiter, F. & Acs, P., 2000. Tectonics FP, ver.1.6. Structural analysis software.
43. Riedel, W., 1929. Zur Mechanik geologischer Brucherscheinungen. Zentralbl. Min. Geol. Pal., Abt. B., 509 pp.
44. Roniewicz, P., 1959. Sedimentary characteristics of the High- Tatric Seis. (In Polish, English summary). Acta Geologica Polonica, 9: 301-317.
45. Roniewicz, P., 1963. Flora remnants and fragments of granite in the High-Tatric Seis in the Tatra Mountains. (In Polish, English summary). Biuletyn Geologiczny Uniwersytetu Warszawskiego, 3: 274-284.
46. Roniewicz, P., 1966. Lower Werfenian (Seisian) clastics in the Tatra mountains. (In Polish, English summary). Acta Geologica Polonica, 16: 1-90.
47. Roniewicz, P., 1997. Trias dolny (werfen). (In Polish). In: Przewodnik LXVIII Zjazdu PTG, Zakopane, 2-4 października 1997. Pol. Tow. Geol., Warszawa: 44-46.
48. Rubinkiewicz, J. 1998. Development of joints in Silesian nappe (Western Bieszczady, Carpathians, SE Poland). (In Polish, English summary). Przegląd Geologiczny, 46: 820- 826.
49. Sperner, B., Ratschbacher, L. & Nemcok, M., 2002. Interplay between subduction retreat and lateral extrusion: Tectonics of the Western Carpathians. Tectonics, 21 (6), 1051, doi: 10.1029/2001TC901028.
50. Śmigielski, M., 2003. Reconstruction of geological structural parameters from large data sets. (In Polish, English summary). Przegląd Geologiczny, 51: 673-677.
51. Turnau-Morawska, M., 1955. Remarks concerning sedimentation of the Werfen Beds in Tatra. (In Polish, English summary). Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego, 23: 37-52.
52. Twiss, R. J. & Moores, E. M., 1992. Structural Geology. W. H. Freeman and Comp., New York, 532 pp.
53. Uchman, A., 2004. Tatry, ich skały osadowe i badania sedymentologiczne. (In Polish). In: Geologia Tatr: Ponadregionalny kontekst sedymentologiczny. Polska Konferencja Sedymentologiczna. VIII Krajowe Spotkanie Sedymentologów, Zakopane, 21-24 czerwca 2004. Pol. Tow. Geol., ING UJ, Kraków: 5-21.
54. Vaškovský, I., 1977. Kvartér Slovenska. (In Slovak). Geologický Ústav Dionýza Štúra, Bratislava, 249 pp.
55. Zuchiewicz, W., 1997a. Reorientation of the stress field in the Polish Outer Carpathians in the light of joint pattern analysis. (In Polish, English summary). Przegląd Geologiczny, 45: 105109.
56. Zuchiewicz, W., 1997b. Distribution of jointing within Magura Nappe, West Carpathians, Poland, in the light of statistical analysis. (In Polish, English summary). Przegląd Geologiczny, 45: 634-638.
57. Zuchiewicz, W., 1998. Cenozoic stress field and jointing in the Outer West Carpathians, Poland. Journal of Geodynamics, 26: 57-68.
58. Zuchiewicz, W. & Henkiel, A., 1993. Orientation of late Cainozoic stress field axes in the light of joint pattern analysis in SE part of the Polish Carpathians. (In Polish, English summary). Annales Universitatis Mariae Curie-Sklodowska, Sectio B, 48: 311-348.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BUS6-0025-0052