Faltung und Boudinage schräg verlaufender Lagen unter nicht-ebenen Verformungsbedingungen

• Antragsteller: Professor Dr. Gernold Zulauf
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492904003

Falten und Boudins lassen sich verwenden, um die Kinematik, den Strain, die Rheologie und die Verformungsgeschichte von deformierten Gesteinen zu erfassen. Aus diesem Grund sollten die Bedingungen, unter denen beide Strukturen entstehen, sehr gut bekannt sein. Da nahezu alle theoretischen Studien und Modellierungen von Falten und Boudins auf koaxialer, ebener Deformation basieren, beschränken sich aktuelle Reviews über Faltung und Boudinage in Fachzeitschriften und Lehrbüchern weitgehend auf den zweidimensionalen Fall. Dies ist umso tragischer, da neuartiges Instrumentarium eine detaillierte geometrische Erfassung von 3D-Falten und –Boudins erlaubt, was sich an der steigenden Anzahl von Beschreibungen solcher 3D-Strukturen ablesen lässt. 3D-Falten und –Boudins können sich zudem in schräg zu den Hauptstrainachsen verlaufenden Lagen entwickeln. Während orthogonal ausgerichtete Lagen symmetrische Falten und Boudins bilden, werden schräge Lagen zu asymmetrischen Strukturen deformiert, die trotz übergeordneter ebener Verformung sogar periklinale Falten enthalten können. Die Situation wird noch komplizierter, falls schräge Lagen unter nicht-ebenen Bedingungen deformiert werden. In solchen Fällen variiert die Richtung der maximalen Verkürzungsrate in der Lage kontinuierlich und die entsprechende Strainrate, bei der ‚buckling‘ oder ‚necking‘ ermöglicht wird, wechselt ebenfalls. Folglich sollten sich unter diesen Bedingungen nicht-zylindrische asymmetrische Falten und Boudins entwickeln, die sowohl gleichzeitig als auch nacheinander auftreten können. Da numerische und Analogexperimente hinsichtlich koaxialer Deformation von einzelnen Lagen unter nicht-ebenen Bedingungen gänzlich fehlen, ist unser Verständnis über die Entwicklung der dazu gehörigen 3D-Strukturen sehr begrenzt. Aus diesem Grunde sollen skalierte Analogexperimente durchgeführt werden, um den Einfluss des Viskositätskontrastes zwischen Lage und Matrix sowie den Einfluss der Lagenneigung auf die Verformungsgeometrie bei übergeordneter Plättung und übergeordneter Konstriktion aufzuzeigen. Das Hauptziel des Vorhabens ist es zu zeigen, wie bei übergeordneter Konstriktion und Plättung Dom-und-Becken-Faltung auf der einen Seite und Tablet-Boudinage auf der anderen Seite in simultane Faltung und Boudinage übergehen, wenn die initiale Neigung der Lage bezüglich der Hauptstrainachsen geändert wird. Neben durchgehenden Versuchen, welche einen finalen Strain von 60% umfassen, werden inkrementelle Studien durchgeführt, um die Wachstumsrate und die Art des Wachstums der Strukturen zu erfassen. Da Faltung und Boudinage von einzelnen schrägen Lagen in geologischen, durch Plättung oder Konstriktion geprägten Arealen nicht ungewöhnlich sind (z.B. Gneis- oder Salzdome), sollten die Ergebnisse dieses Projektes für viele Geologen/innen von Interesse sein. Sie können die Ergebnisse verwenden, um die Bildungsbedingungen von Faltung und Boudinage in nicht-ebenen Settings besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Kooperationspartner: Professor Dr. Jiri Zak