und Überschiebungsgürtels - GFZ

Zusammenfassung 5
Zusammenfassung
Die Beobachtung initialer Deformationsstadien in Falten- und Überschiebungsgürteln und somit die
Ableitung der Faktoren, welche für diese erste Deformation maßgeblich sind, ist nur in sehr wenigen
Fallbeispielen oder in experimentellen Studien möglich und bearbeitet worden. Insbesondere räumliche
Wechselwirkungen bei der kinematischen Entwicklung gebogener Falten- und Überschiebungsgürtel und in
Segmenten, in denen die Deformationsfront nicht orthogonal zur Konvergenzrichtung steht, sind kaum
systematisch untersucht.
Ein hervorragendes natürliches Untersuchungsobjekt in einer solchen Position findet sich an der Ostseite
der zentralen Anden. Dort stellt die Boomerang Hills Region (BHR), Fallbeispiel der vorliegenden Arbeit, ein
Gebiet schiefer Einengung dar, welches durch ein nach S abtauchendes Grundgebirge und eine SW-NE
gerichtete Haupteinengungsrichtung verursacht wird. Sowohl das initiale Deformationsstadium der
Boomerang Hills Überschiebungseinheit als auch Struktur und Geometrie des sich anschließenden
undeformierten Vorlands wurden analysiert, um daraus die Steuerungsfaktoren der Deformation ableiten zu
können.
Die detaillierte Untersuchung der räumlich-zeitlichen Zusammenhänge der andinen und prä-andinen
Strukturen im Bereich der Boomerang Hills Region wurde auf Basis eines dichten Netzes von 100
reflexionsseismischen Profilen (Interpretation und Strukturmodell) und anhand von Satellitenbildern unter
Einbeziehung des Entwässerungsnetzes (neotektonische Aktivität) im entsprechenden Vorlandbereich
durchgeführt. Anschließende Modellierungen umfassten Bilanzierungen zur Validierung interpretierter
Strukturen und Quantifizierung geologischer Prozesse, die Restauration verfalteter Horizonte (Kinematik)
sowie die Abschätzung des kritischen Keilwinkels (geodynamischer Zustand).
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Entwicklung sowohl der Boomerang Hills
Überschiebungseinheit als auch der östliche Seite der Bolivianischen Orokline hauptsächlich durch paläogeographische
Einflüsse gesteuert wird.
Die Untersuchung der präandinen Strukturen zeigt, dass im kristallinen Grundgebirge der BHR eine
Paläostruktur aus Anti- und Synformen vorliegt. Während der frühen Entwicklung des tertiären
Vorlandbeckens werden einige dieser Reflektoren in minderen Grundgebirgsaufschiebungen reaktiviert und
führen zu kleinen Falten im Deckgebirge. Die Grundgebirgsbewegungen stehen vermutlich im Zusammenhang
mit der Anlage des Vorlandbeckens und der Migration der Vorlandbeckenschwelle in einer heterogen Kruste.
In dem andin nicht deformierten Vorland der BHR treten etwa WNW-ESE streichende Abschiebungen auf,
die eine Hauptaktivität in der mittleren Phase der Vorlandbeckensedimentation im oberen Tertiär zeigen.
Näher zum Brasilianischen Kraton, sind die Abschiebungen neotektonisch aktiv. Dieses ist auf die rezente
flexurellen Extension im Zusammenhang mit der Lithosphärenbiegung der unterschobenen Südamerikanischen
Platte zurückzuführen. Der Extensionsbetrag des Vorlandes liegt bei 1.1-1.5%.
Der südliche Bereich der BHR ist durch eine junge, sich entwickelnde Überschiebungseinheit
gekennzeichnet, deren Deformationsfront in zwei Domänen unterteilt werden kann: (1) Ein W-E bis NW-SE
verlaufender frontaler Bereich, in dem die Strukturen mehr oder weniger orthogonal zur
Haupteinengungsrichtung orientiert sind, besteht aus einem System aus Überschiebungen mit assoziierten
Sattelstrukturen. Mindestens 1400-2000 m Verkürzung werden in diesem Bereich auf dem basalen
Abscherhorizont akkomodiert. (2) Ein WSW-ENE streichender lateraler Bereich, der schräg zur SW-NE
orientierten Haupteinengungsrichtung liegt, wird aus einem komplexen System von Blattverschiebungen, die
mit dem Abscherhorizont in Verbindung stehen, sowie kleineren Falten aufgebaut.
Die Deformationsfront der Boomerang Hills Überschiebungseinheit ist entlang einer Kante, die etwa mit
dem Rand des paläozoischen Becken zusammenfällt lokalisiert. Auffällig ist, dass Störungen meist an
Unregelmäßigkeiten in der Grundgebirgsmorphologie gebunden sind und die Faltenachsen etwa parallel zu
den Isobathen des nach Süden einfallenden Grundgebirges streichen.
Die Ausrichtung der Deformationsfront und der lateral variierende strukturelle Stil stellen das Resultat von
Deformationslokalisation und Verformungsaufteilung dar. Aufgrund der fehlenden Möglichkeit, nahe der
Erdoberfläche nicht-orthogonale Einengung durch schräge Aufschiebungen zu kompensieren, wird eine
Verformungsaufteilung entlang der Deformationsfront der Boomerang Hills Überschiebungseinheit
erzwungen. Dabei wird deren N 35° gerichtete Transportrichtung in eine tangentiale und eine orthogonale