The eastern Jura: Relations between thin-skinned and basement tectonics, local and regional

Zusammenfassung

Das Dissertationsgebiet von Hans Cloos im östlichen Jura liegt im Grenzbezirk zwischen den untertertiären Strukturen des Tafeljuras, einem Teil des Südostens des Rheingrabens, und den neogenen Falten und überschiebungen des Faltenjuras. In jüngster Zeit wurden reflexionsseismische Aufnahmen von ausgezeichneter Qualität im östlich anschlie\enden Gebiet durchgeführt. Sie förderten kritische neue Informationen zutage über die Untergrundstruktur und die Beziehungen zwischen drei aufeinanderfolgenden tektonischen Ereignissen. Das älteste ist dokumentiert in einem mehrere Kilometer tiefen und komplex zerbrochenen und gefalteten spätpaläozoischen Trog, der ungefähr ONO streicht. Seine wichtigsten Randbruchzonen wurden im Untertertiär reaktiviert, und zwar entstanden leicht zerbrochene Flexuren und kleine Falten, die in der Tiefe wurzeln und eine Amplitude von ungefähr 100–300 Meter erreichen. Dieser tektonische Stil steht im Gegensatz zu den gleichaltrigen Dehnungsfeldern sowohl im Westen (Rhein-Bresse Grabensystem) wie auch im Osten (Bruchsysteme des bayrischen Molassebeckens). Daraus möchte man schlie\en, da\ das Untersuchungsgebiet in einer vermittelnden Transformzone liegt. Während der neogenen Jura-Abscherung über den Trias-Evaporiten blieben diese kleinen Strukturen passiv: ihre geringe Grö\e ist kinematisch inkompatibel mit der intensiven Uberschiebungs- und Faltentektonik der abgescherten Sedimenthaut. Anderseits wurden nach der seismischen Evidenz an ihrem jeweiligen Südfu\ überschiebungsrampen nukleiert. Die am besten definierte und einfachste dieser zusammengesetzten Strukturen ist die Mandach-Struktur im Tafeljura, eine nach Süden blickende Flexur von etwa 300 Metern Höhe. Sie entstand im Paläogen durch Reaktivierung der nördlichen Randbruchzone des paläozoischen Troges. Die Datierung als Paläogen gelingt in der östlichen Forsetzung. Im Neogen entwickelte sich an dieser Flexur eine nordvergente überschiebung, die gegen Süden in die allgemeine Abscherung des Juras über den Evaporiten der mittleren Trias übergeht.

Der südlichste Nukleationspunkt für überschiebungen am Südfu\ des Juras wurde offenbar wiederholt aktiviert nach Intervallen, in denen sich die Abscherung nach Norden ausbreitete. Er könnte als eine Art »überschiebungsmühle« bezeichnet werden. Es gibt mancherlei Anzeichen für eine ähnliche Reihenfolge der Ereignisse im zentralen und westlichen Jura. Regional gesehen wurden besonders die Randstörungen wenigstens einiger der paläozoischen Tröge im Paläogen reaktiviert, und zwar hauptsächlich als Transformzonen im Rhein-Bresse-Rhone-Graben-System. Anderseits lieferte diese untertertiäre Tektonik wesentliche Randbedingungen für die neogene Jura-Abscherung, die Front der sich gegen Norden ausbreitenden Kollisionszone zwischen Europa und Afrika.

Abstract

The thesis area of Hans Cloos in the eastern Jura straddles the boundary between the Paleogene structures of the Tabular Jura, a part of the southeastern end of the Rhine graben, and the Neogene folds and thrusts of the Folded Jura. A recent reflection seismic survey in the area adjacent to the east provides new information on the subsurface structure and the relation between three superposed tectonic events. The main boundary fault zones of a deep and complexly faulted late Paleozoic trough, trending ENE, were reactivated in the early Tertiary. Faulted flexures and small folds, rooted in the basement and Paleozoic, with an amplitude of usually 100 to 300 m were produced, rather than the normal faults typical for the extensional fields of the Rhine-Bresse graben system in the west and the Bavarian Molasse basin in the east. This suggests their being part of a transform zone between these extensional fields. During Jura décollement in the Neogene these inherited, deeply rooted sub-décollement structures remained passive: their small size is kinematically incompatible with the intense subsequent thrusting and folding of the thin Mesozoic-Tertiary skin. However, thrust ramps were apparently nucleated at the respective southern foot of these Paleogene flexures and folds. The best defined and simplest of these composite structures is the Mandach structure within the Tabular Jura, a south-facing flexure of about 300 m relief, developed in the Paleogene by reactivation of the northern border fault zone of the Paleozoic trough. In the Neogene a north-vergent décollement thrust, which is connected with the regional Jura décollement in the middle Triassic evaporites, was initiated at its site.

The southernmost nucleation point at the southern limit of the folded Jura was apparently re-used after intervals of northward spreading of décollement. There is evidence that a similar succession of events took place in the central and western Jura as well. Regionally, the boundary faults of at least some of the Paleozoic troughs were reactivated in the early Tertiary as transform zones linking the Rhein-Bresse-Rhone graben systems, while these early Tertiary tectonics in turn provided important boundary conditions for Jura décollement, which is the result of northward propagation of the Europa-Africa collision zone in the Neogene.

Résumé

Le terrain de thèse de Hans Cloos dans le Jura oriental se situe dans la zone limite entre les structures paléogènes du Jura tabulaire, partie de la terminaison sud-est du fossé rhénan, et les plis et charriages néogènes du Jura plissé. Récemment, des relevés de sismique-réflexion d'excellente qualité ont été effectués dans la région située immédiatement à l'Est. Ils ont fourni de nouvelles informations sur la structure du sous-sol et sur les relations entre trois évéments tectoniques successifs. Le premier de ceux-ci concerne un bassin d'âge paléozoÏque supérieur, profond de plusieurs kilomètres, de direction générale Est-Nord-Est, faillé et plissé de manière complexe. Ses zones faillées les plus importantes ont été réactivées au Tertiaire inférieur, avec formation de flexures et de petits plis d'une amplitude de 100 à 300 m environ, légèrement faillés et enracinés dans le socle. Ce style tectonique s'oppose à celui des champs d'extension de mÊme âge qui sont situés soit à l'Ouest (fossés Rhin-Bresse), soit à l'Est (champs de failles du bassin molassique bavarois). On peut déduie de là que le domaine en question se situe probablement dans une zone intermédiaire à failles transformantes. Pendant le décollement néogène le long des évaporites du Trias, ces petites structures sont restées passives: du point de vue cinématique, leurs faibles dimensions sont incompatibles avec la déformation intense par charriages et par plis de la couverture décollée. D'autre part, selon les données sismiques, des rampes de chevauchement ont pris naissance au pied méridional de ces flexures. Parmi ces structures composées, la mieux défine et la plus simple est celle de Mandach dans le Jura tabulaire: c'est une flexure à regard sud d'une hauteur d'environ 300 m. Elle s'est formée au Paléogène (y inclus l'Aquitanien) par réactivation de la marge faillée septentrionale du bassin paléozoÏque. Plus à l'Est, cette réactivation se révèle d'âge »pré-molasse marine supérieure« (Burdigalien). A l'endroit de cette flexure, il s'est développé pendant le Néogène un petit chevauchement de vergence nord qui passe vers le Sud au décollement général du Jura sur les évaporites du Trias moyen.

Le point le plus méridional aù des chevauchements ont été engendrés au pied sud du Jura a été réactivé plusieurs fois, après des intervalles marqués par l'expansion du décollement vers le Nord (»moulin à chevauchements«). Il existe plusieurs indications d'une succession semblable d'événements dans le Jura central et occidental. Du point de vue régional les failles bordières de plusieurs bassins paléozoÏques ont été réactivées au Paléogène, surtout dans les zones transformantes du système des fossés Rhin-Bresse-RhÔne. D'autre part cette tectonique paléogène a fourni des conditions marginales dont le rÔle fut important lors du décollement néogène, qui a constitué le front septentrional de la collision entre l'Europe et l'Afrique.

кРАткОЕ сОДЕРжАНИЕ

РАИОН, В кОтОРОМ г. клОО с пРОВЕл ИсслЕДОВАНИ ь Дль сВОЕИ ДИссЕРтАцИИ, РА спОлАгАЕтсь В ВОстОЧ НОИ УРЕ НА гРАНИцЕ МЕжДУ НИжН ЕтРЕтИЧНыМИ стРУктУ РАМИ стОлОВОИ УРы, ЧАстьУ У гОВОстОЧНОИ ОкОНЕЧН ОстИ РЕИНскОгО гРАБЕНА, А т АкжЕ НЕОгЕНОВыМИ скл АДкАМИ И НАДВИгАМИ склАДЧАт ОИ УРы. В пОслЕДНЕЕ ВРЕ Мь В ВОстОЧНОИ пРИМыкАУЩ ЕИ ОБлАстИ БылИ пРОВЕ ДЕНы гЕОФИжИЧЕскИЕ сЩЕМк И, с пОМОЩьУ кОтОРых пО лУЧИлИ НОВыЕ ДАННыЕ О стРОЕН ИИ пОДстИлкИ И ВжАИМО ОтНОшЕНИьх тРЕх пОслЕДОВАтЕльН О РАжВИВАВшИхсь тЕктОНИЧЕскИх сОБыт ИИ. сАМОЕ ДРЕВНЕЕ ВыжВ АлО ОБРАжОВАНИЕ пОжДНЕп АлЕОжОИскОгО тРОгА, пРОстИРАУЩЕгОсь пРИМЕРНО НА ENE, глУБИНО ИВ НЕскОлькО кИлОМЕтРОВ, пОлНОсть У РАжлОМАННОгО И сМьт ОгО В склАДкИ. ЕгО кРАЕВыЕ ж ОНы ОкАжАлИсь РЕАктИВИРОВАННыМИ В НИжНЕМ тРЕтИЧНОМ пЕ РИОДЕ, пРИЧЕМ тУт ОБРАжОВАлИсь слЕгкА РАжлОМАННыЕ ФлЕксУР ы И МЕлкИЕ склАДкИ, ИДУЩИЕ ВглУБ ь И ОБлАДАУЩИЕ АМплИт УДОИ, МОЩНОстьУ В 100–300 М. ЁтОМУ пРОтИВОпОстАВльУтс ь пОль РАстьжЕНИь тОгО жЕ ВОжРАстА НА жАпАДЕ- РЕИНскО-БРЕсскАь сИс тЕМА гРАБЕНОВ -, И НА ВО стОкЕ- сИстЕМА БАссЕИНОВ РА жРыВОВ БАВАРскИх МОл ьссОВ. ОтсУДА МОжНО жАклУЧИ ть, ЧтО ИсслЕДУЕМАь ОБ лАсть РАспОлАгАЕтсь В жОНЕ тРАНсФОРМАцИИ. ВО ВРЕ Мь скОлА УРы В НЕОгЕНЕ НАД тРИА сОВыМИ ЁВАпОРИтАМИ Ё тИ МЕлкИЕ стРУктУРы Ост АВАлИсь пАссИВНыМИ: И х НЕжНАЧИтЕльНАь ВЕлИЧИНА ОкАжАлАсь п О жАкОНАМ кИНЕМАтИкИ НЕсОВМЕстИМОИ с ИНтЕ НсИВНОИ тЕктОНИкОИ Н АДВИгОИ И сМьтИь В склАДкИ. с ДР УгОИ стОРОНы, кАк УкАжыВАУт ДАННыЕ сЕИ сМИЧЕскИх ИсслЕДОВА НИИ, У Их УжНыИ ОсНОВАНИИ НАЧИ НАлсь пРОцЕсс скОлА. с тРУктУРА МАНДАхА В стОлОВОИ УР Е, т. Е. пРОстИРАУЩАьсь НА Уг ФлЕксУРА В 300 М МОЩ НОстИ, ьВльЕтсь НАИБО лЕЕ хАРАктЕРНОИ И пРОстО И Иж ЁтИх сОстАВНых ст РУктУР. ОНА ВОжНИклА В пАлЕОг ЕНЕ пРИ РЕАктИВИРОВА НИИ сЕВЕРНОИ кРАЕВОИ жОН ы РАжлОМОВ НАжВАННОг О пАлЕОжОИскОгО тРОгА. В ЕгО ВОстОЧНОМ пРОДОлжЕНИИ УстАНОВ лЕН пАлЕОгЕНОВыИ ВОжРАс т. В НЕОгЕНЕ НА ЁтУ ФлЕксУРУ НАлОжИлсь Н АДВИг, пЕРЕхОДьЩИИ НА УгЕ В ОБЩЕЕ скАлыВАНИЕ УРы НАД ЁВАпОРИтАМИ сРЕДНЕтРИАссОВОгО ВОжРАстА.

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