Original paper

Neotectonic modelling of the North German Basin and adjacent areas a tool to understand postglacial landscape evolution?

Kaiser, Arne

Abstract

The compilation and analysis of geomorphological, geophysical and geological data of the North German Basin has revealed a strong analogy in the trend of deep crustal settings and the postglacial morphological features. The research has focused principally on the compilation of GIS-based data of the North German Basin. The database has been used for a dynamic finite element modelling of present-day stresses, fault-slip rates and morphology. The joint interpretation of model results with different boundary conditions allows the estimation of the influence of the driving forces that control the stress field of northern Germany.The mechanisms, which trace sub-salinar structures in the mechanical decoupled supra-salinar, remain unclear (Röckel & Lempp 2003, Roth & Fleckenstein 2001). Probable influencing factors may be neotectonic rejuvenation of inherited structural features or crustal heterogeneities, which are discussed.Three different model runs with varying boundary conditions are presented. The model run with GPS derived intraplate velocities related boundary conditions fits the current stress regime quite well. The calculated fault slip rates of the faults in the North German Basin are on the order of 0.01 and 0.2 mm/yr. These values are discussed in terms of their influence on the postglacial morphological development.

Kurzfassung

Kompilierung und integrierte Analyse geomorphologischer, geophysikalischer und geologischer Daten des Norddeutschen Beckens offenbaren eine starke Übereinstimmung im Streichen von Strukturen der Unterkruste und postglazialen Oberflächenstrukturen. Um diese Beobachtung durch eine systematische Untersuchung zu untermauern wurde eine Vielzahl geologischer und geophysikalischer Daten in ein GIS-System integriert. Gestützt auf diese Datengrundlage wurde ein dynamisches Finite-Elemente-Modell aktueller Spannungs-zustände und Störungsaktivitäten erstellt. Die Interpretation von Modellläufen unter differierenden kinematischen Randbedingungen erlaubt eine Abschätzung der Größenordnung der einzelnen auf den rezenten Spannungszustand Norddeutschlands Einfluss nehmenden Kräfte.Die Mechanismen, die Strukturen der Unterkruste in das darüber liegende, durch die Zechsteinsalze mechanisch entkoppelte Beckenstockwerk transferieren, bleiben dabei ungeklärt (Röckel & Lempp 2003, Roth & Fleckenstein 2001). Die neotektonische Reaktivierung älterer Strukturen oder laterale Krusteninhomogenitäten bieten mögliche Erklärungsansätze.Vorgestellt werden drei Modelläufe mit unterschiedlichen kinematischen Randbedingungen. Das aktuelle Spannungsfeld wird durch ein Modell mit aus GPS-Messungen abgeleiteten Randbedingungen recht gut wiedergegeben. Die berechneten Störungsaktivitäten bewegen sich im Bereich von 0,01–0,2 mm/a. Diese Modellergebnisse werden in Hinblick auf ihren Einfluss auf die nacheiszeitliche Landschaftsgeschichte diskutiert.

Keywords

finite element modellingnorth german basinstressneotectonicsfault slipmorphology