Extenzně-kompresní vztahy v karpatsko-panonském regionu během neogénu až kvartéru

Mgr. Sven Burmann

Master's thesis

Extension-contraction interplay in the Carpathian-Pannonian region during Neogene-Quaternary

Abstract:

Orogény spojené s ustupujícími subdukčními zónami jsou charakterizovány nízkou strukturní a morfologickou výškou. Současně může být v zápolí orogénu pozorováno otevírání extenzní zaobloukové pánve. Příklady takových zaobloukových pánví mohou být některé z extenzních pánví otevřených v karpatsko-panonské oblasti během neogénu až kvartéru. Cílem práce je porozumět mechanismům tvorby extenzních pánví v celkově konvergentním tektonickém prostředí. K tomu byly ve východoslovenské pánvi sledovány jak načasování, tak i balancování extenze v zápolí v závislosti na vývoji přilehlého karpatského příkrovového pásma. Soubory dat použité ke zkoumání chování orogenního klínu zahrnovaly jak balancované řezy pro kvantifikování průběžné rychlosti nasouvání, tak i nízkoteplotní termochronologická data určená pro identifikaci událostí vzestupu v zápolí orogénu. Paleonapjatostní studie byly užity k určení řídící napjatosti ve východoslovenské pánvi a modelování subsidenčních křivek limitovalo míru zaklesávání pánve. V raném badenu došlo vlivem („out-of-sequence“) mimosekvenčních násunů v zápolí karpatského orogenního klínu ke zvětšení jeho vrcholového úhlu. Kinematická analýza násunu čela orogenního klínuna predpolí naznačila nárust dopredného pohybu současně s přemístěním směru nasouvání východním směrem ve středním badenu. Modelování subsidence podle dat z vrtů ve východoslovenské pánvi ukazuje na počátek otevírání pánve v karpatu následovaný zpomalením míry subsidence během raného badenu současně se zvětšením terciérního akrečního klínu. Pokračující nasouvání během středního badenu v předpolí bylo následováno druhou fází zvýšené subsidence v pánvi. Paleonapjatostní studie ukazují na orientaci hlavního normálového napětí sigma 1 ve směru kolmo na směr orogenního pásu před otevřením pánve v karpatu a podobně orientované napětí sigma 3 v badenu, kdy nastala ve východoslovenské pánvi subsidence. To ukazuje na genetický vztah mezi poklesem pozorovaným v zaobloukové pánvi a procesy pozorovanými v orogenním pásu souvisejícími se zpět ustupující subdukcí (rollback), což je v souladu s numerickými a fyzikálními modely.

Abstract:

Orogens associated with retreating subduction zones are characterized by low structural and morphological elevations. In the same time, the opening of an extensional back-arc basin in the orogenic hinterland might be observed. Examples of such back-arc basins are represented by some of the extensional basins opened in the Carpathian-Pannonian region during Neogene-Quaternary. The aim of this study is to understand the mechanics of extensional basins in an overall convergent tectonic setting. For this the timing and balance of hinterland extension in the East Slovakian Basin (ESB) as well as the development of the adjacent Western Carpathian thrustbelt is studied. Datasets to examine the behavior of the orogenic wedge include balanced cross sections to quantify the thrusting rate over time aswell as low-temperature thermochronology data to identify uplift events in the back of the orogen. Paleostress studies offer insight into the controlling stresses in the East Slovakian Basin and modeling of subsidence curves constrains the subsidence rate in the basin. A taper increase by out-of-sequence thrusting in the back of the Carpathian orogenic wedge is observed in early Badenian. Kinematic analysis of thinskinned thrusting in the foreland indicates an increase in forelandward advance coeval with an eastward shift of direction of thrusting in middle Badenian. Subsidence modeling of wells in the East Slovakian Basin indicates the beginning of basin opening in Karpatian, followed by a decrease in subsidence rate in early Badenian, which was coeval with the taper increase of the Tertiary accretionary wedge. The continuation of thrusting in middle Badenian in the foreland is followed by a second phase of increased subsidence in the basin. The paleostress studies indicate a perpendicular orientation of sigma 1 to the strike of the orogenic belt in Karpatian before the opening of the basin as well as a similarly oriented sigma 3 in Badenian when subsidence in the ESB was observed. This indicates a genetic relationship between the subsidence observed in the back-arc basin and processes observed in the orogenic belt related to subduction rollback, which is in agreement with numerical and physical models.

Keywords

zaoblouková extenze, mechanika pánve, analýza zaklesávání, Karpaty, východoslovenská pánev, Back-arc extension, Basin mechanics, Subsidence analysis, Carpathians, East Slovakian Basin

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 8. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 7. 2. 2018
• Supervisor: doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr.
• Reader: RNDr. Juraj Franců

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Geology / Geology