Zusammenfassung
Die Geometrie duktiler Scherzonen kann dazu verwendet werden, regionaltektonische Probleme zu lösen, sofern der im Material abgebildete Deformationsweg dieser Zonen genügend verstanden wird. Der Flow in vielen Scherzonen mag sich aus einfacher Scherung ableiten lassen, daher genügen Daten über den letzten Deformationszustand wie z. B. der finite Strain und die Volumenänderung nicht für die Rekonstruktion des Deformationsweges, auch nicht bei konstanten Fließparametern während der fortschreitenden Deformation. Zusätzliche Daten über die Verwirbelungszahl (Rotationszahl) sind nötig. Sie lassen sich ableiten aus verschiedenartigen Gefügeelementen wie Gruppen gefaltetboundinierter Gänge, rotierten Porphyroblasten und »verklemmten«, starren Objekten. Vorgestellt werden anhand von Gefügedaten Konstruktionen am Mohr'schen Spannungskreis zur Bestimmung der Deformationsparameter, um damit den Deformationsweg graphisch darzustellen und daraus die Fließparameter abzuleiten. Änderungen in der Rotationszahl (Vorticity) oder der Geschwindigkeit in der Volumenänderung während progressiver Deformation erlauben den Deformationsweg zumindest teilweise zu rekonstruieren. Verwendung finden hierbei diejenigen Gefügeelemente, die sowohl die durchschnittliche Deformation als auch die letzten Deformationsereignisse registriert haben.
Abstract
The geometry of ductile shear zones can be used to solve problems of regional tectonics if the deformation path of material in the zones is sufficiently understood. Flow in many shear zones may have deviated from simple shear and consequently data on the final deformation state such as finite strain and volume change are insufficient for reconstruction of the deformation path, even if flow parameters were constant during progressive deformation. Additional information on the flow vorticity number is also needed and can be obtained from fabric elements such as sets of folded-boudinaged veins, rotated porphyroblasts and blocked rigid objects. Mohr circle constructions are presented as a tool to calculate deformation parameters from fabric data, to represent the deformation path graphically and to reconstruct flow parameters from the shape of this path. If the vorticity number or the volume change rate changed during progressive deformation, the deformation path can be partly reconstructed using sets of fabric elements which register mean and final values of these parameters.
Résumé
La géométrie des shear zones ductiles peut être utilisée pour résoudre des problèmes de tectonique régionale, pour autant que l'histoire de la déformation des matériaux de ces zones soit suffisamment bien comprise. Il peut arriver, dans beaucoup de shear zones, que le processus ductile se soit écarté du modèle du glissement simple et qu'en conséquence, les caractères finals de la déformation, tels que l'ellipsoïde de la déformation finie, ou le changement de volume, s'avèrent insuffisants pour pouvoir reconstruire l'histoire de la déformation et ce, même si les paramètres de fluage sont restés constants au cours du processus. Il est alors nécessaire de disposer d'informations supplémentaires quant à la vorticité; ces informations peuvent être fournies par certains éléments structuraux tels que des groupes de veines plissées-boudinées, des porphyroblastes qui ont toruné et des objets rigides bloqués. Au moyen de constructions appliquées au cercle de Mohr, il est possible de calculer les paramètres de la déformation à partir des données structurales, de représenter graphiquement l'histoire de la déformation et de retrouver les paramètres de fluage à partir de la forme de cette représentation. Si, au cours de la déformation progressive, la vorticité ou le taux de variation de volume se modifient, l'histoire de la déformation peut être reconstituée partiellement par l'utilisation de groupes d'éléments structuraux qui enregistrent les valeurs moyenne et finale de ces paramètres.
Краткое содержание
Если при исследовани и пород линия деформа ции пластичных зон скола достаточно хорошо из учена, то на основании формы этих зон скола удаетс я решить тектонически е проблемы региональ ного характера. Направление течения во многих зонах скола можно вывести на осно вании простого смеще ния и, следовательно, по со стоянию их последней деформации. Однако, конечная дефо рмация и изменение объема оказываются н едостаточными для ре конструкции пути деформации, если даже параметры потока остаются неиз менными во время посл едовательно усиливающейся дефор мации. Необходимы еще дополнительные д анные о скорости тече ния, которую можно вывест и из элементов тексту ры, как напр.: систем жил, см ятых в складку и преобразованные в будины закрученных порфиробластов и «заклиненных» непо движных объектов. Из данных строения текс туры в поле напряжени я Мора определяют параметр ы деформации, по котор ым строят графики пути е е течения. Колебания ч исла вращения, или скорост и изменения объема во время продолжающейся дефо рмации разрешают, хот я бы частично, реконструи ровать пути ее протек ания. При этом опираются на те структурные элеме нты, которые отмечены, как при деформации всей д анной породы в среднем, так и во время последнего п роцесса деформации.
References
Bell, T. H. (1985): Deformation partitioning and porphyroblast rotation in metamorphic rocks: a radical reinterpretation. - J. Metamorphic Geol.,3, 109–118.
Bobyarchick, A. R. (1986): The eigenvalues of steady flow in Mohr space. - Tectonophysics,122, 35–51.
Cazes, M., Torreilles, G., Bois, C., Damotte, B., Galdeano, A., Hirn, A., Mascle, A., Matte., P., Van Ngoc, P. &Raoult, J.-F. (1985): Structure de la croute hercynienne du Nord de la France: premiers résultats du profil ECORS. - Bull. Soc. geol. France,8, 925–941.
De Paor, D. G. (1983): Orthographic analysis of geological structures - I. Deformation theory. - J. Struct. Geol.,5, 255–278.
— &Means, W. D. (1984): Mohr circles of the first and second kind and their use to represent tensor operations. - J. Struct. Geol.,6, 693–701.
Dietrich, D. &Song, H. (1984): Calcite fabrics in a natural shear environment, the Helvetic nappes of Switzerland. -J. Struct. Geol.,6, 19–32.
Durney, D. W. &Ramsay, J. G. (1973): Incremental strains measured by syntectonic crystal growths. - In: Gravity and Tectonics, 67– 96.
Elliott, D. (1972): Deformation paths in structural geology. - Geol. Soc. Am. Bull.,83, 2621–2638.
Freeman, B. (1985): The motion of rigid ellipsoidal particles in slow flows. - Tectonophysics,113, 163–183.
Ghosh, S. K. (1987): Measure of non-coaxiality. - J. Struct. Geol.,9, 111–115.
— &Ramberg, H. (1976): Reorientation of inclusions by combination of pure and simple shear. - Tectonophysics,34, 1–70.
Hutton, D. H. W. (1982): A tectonic model for the emplacement of the main Donegal granite, NW Ireland. - J. geol. Soc. London,139, 615–631.
Kreider, D. L.,Kuller, R. G. &Ostberg, D. R. (1972): Elementary differential equations, Addison-Wesley Publishing Company.
Law, R. D., Knipe, R. J. &Dayan, H. (1984): Partitioning within thrust sheets; microstructural and petrofabric evidence from the Moine thrustzone at Loch Eriboll, NW Scotland. - J. Struct. Geol.,6, 477–498.
Lister, G. S. &Hobbs, B. E. (1980): The simulation of fabric development during plastic deformation and its application to quartzite: the influence of deformation history. - J. Struct. Geol.,2, 355–371.
— &Williams, P. F. (1983): The partitioning of deformation in flowing rock masses. - Tectonophysics,92, 1–33.
— &Snoke, A. W. (1984): S-C Mylonites. - J. Struct. Geol.,6, 617–638.
McKenzie, D. P. (1979): Finite deformation during fluid flow, Geophys. - J. R. Astron. Soc,58, 689–715.
Malvern, L. E. (1969): Introduction to the mechanics of a continuous medium, Prentice Hall, Englewood Cliffs. - N.J.
Means, W. D. (1981): The concept of steady state foliations. - Tectonophysics,78, 179–199.
— (1982): An unfamiliar Mohr circle construction for finite strain. - Tectonophysics,80, T1-T6.
— (1983): Application of the Mohr-circle construction to problems of inhomogeneous deformation. -J. Struct. Geol.,5, 279–286.
—,Hobbs, B. E., Lister, G. S. &Williams, P. F. (1980): Vorticity and non-coaxiality in progressive deformations. - J. Struct. Geol.,2, 317–378.
Passchier, C. W. (1986a): Mylonites in the continental crust and their role as seismic reflectors, Geologie en Mijnbouw,65, 167–176.
— (1986b): Flow in natural shear zone - the consequences of spinning flow regimes. - Earth Plan. Sci. Letters,77, 70–80.
— (1987a): Efficient use of the velocity gradients tensor in flow modelling. - Tectonophysics,136, 159–163.
— (1987b): Stable positions of rigid objects in non-coaxial flow - a study in vorticity analysis, J. Struct. Geol.,9, 419–427.
- (1988): The use of Mohr circles to describe non-coaxial flow regimes and resulting deformation in rocks, submitted to Tectonophysics.
— &Simpson, C. (1986): Porphyroclast systems as kinematic indicators. - J. Struct. Geol.,8, 831–843.
- &Urai, J. (1988): Vorticity and strain analysis using floating Mohr diagrams. - Submitted to Geology.
Platt, J. P. &Behrmann, J. H. (1986): Structures and fabrics in a crustal scale shear zone, Betic Cordillera, SE Spain. - J. Struct. Geol.,8, 15–35.
Ramberg, H. (1975a): Superposition of homogeneous strain and progressive deformation in rocks. - Bull. Geol. Inst. Univ. Uppsala, N.S.,6, 36–67.
— (1975b): Particle paths, displacement and progressive strain applicable to rocks, Tectonophysics,28, 1–37.
Schoneveld, C. (1977): A study of some typical inclusion patterns in strongly paracrystalline-rotated garnets. - Tectonophysics,39, 453–471.
Simpson, C. &Schmid, S. M. (1983): An evaluation of criteria to deduce the sense of movement in sheared rocks. - Bull. geol. Soc. America,94, 1281–1288.
Smithson, S. B., Brewer, J. A., Kaufman, S., Oliver, J. E. &Hurich, C. A. (1979): Structure of the Laramide Wind River uplift, Wyoming, from COCORP deep reflection data and from gravity data. - J. Geoph. Res.,B-84, 5955–5972.
Smythe, D. K., Dobinson, A., McQuillin, R., Brewer, J. A., Matthews, D. H., Blundell, D. J. &Kelk, B. (1982): Deep structure of the Scottish Caledonides revealed by the Moist reflection profile. - Nature,299, 338–340.
Truesdell, C. (1954): The kinematics of vorticity. - Indiana University Press, Bloomington, Ind.
Talbot, C. J. (1970): The minimum strain ellipsoid using deformed quartz veins. - Tectonophysics,9, 46–76.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Passchier, C.W. Analysis of deformation paths in shear zones. Geol Rundsch 77, 309–318 (1988). https://doi.org/10.1007/BF01848692
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01848692