Original paper

Deformation of anhydrite rocks (Gorleben-Bank, z3OSM) in a high-strain domain of the Gorleben salt dome, Germany

[Deformationsverhalten anhydritischer Gesteine (GorlebenBank, z3OSM) in einem Bereich hoher finiter Verformung im Salzstock Gorleben, Deutschland]

Mertineit, Michael; Schramm, Michael; Hammer, Jörg; Zulauf, Gernold

Abstract

Microfabrics and mineralogical-geochemical data of anhydrite and surrounding halite matrix of the GorlebenBank (z3OSM from drilling site 1.8 in the Gorleben exploration mine, Northern Germany), are used to constrain deformation mechanisms and history, while geochemical data are used to constrain the type of protolith. Dependent on layer thickness, anhydrite shows different macro- and microstructural characteristics of the brittle-ductile deformation regime. In thin layers, solution-precipitation creep plays an important role for accommodating finite strain. In thick layers, bulging, grain boundary migration and twinning are important deformation mechanisms in addition to solution-precipitation creep. In a younger deformation event, the anhydrite layers underwent boudinage by fracturing. Open boudin necks and fissures were filled with carnallite and halite. Microfabrics and geochemical data of matrix halite and of halite inside boudin necks suggest that rock salt has entered the necks by brine-assisted, viscous creep.

Kurzfassung

Anhydritgesteine der Gorleben-Bank (z3OSM) aus Bohrort 1.8, Salzstock Gorleben, Norddeutschland, wurden detailliert untersucht. Mikrostrukturelle und mineralogisch-geochemische Untersuchungen der Anhydritlage sowie der umgebenden Halitmatrix wurden herangezogen, um die Gesteinsgenese bestimmen zu können. In Abhängigkeit von der Schichtmächtigkeit können verschiedene Makro- und Mikrostrukturen spröd-duktiler Deformation beobachtet werden. In geringmächtigen Anhydritlagen spielt Lösungs-Fällungs-Kriechen eine entscheidende Rolle bei der Deformation. In Schichten mit größerer Mächtigkeit kommen als wichtige Deformationsmechanismen Korngrenzwanderung und Deformationsverzwillingung hinzu. In einem späteren Deformationsereignis wurde die Lage bruchhaft boudiniert, wobei offene Boudinnecks und Risse mit Carnallit und Halit verfüllt wurden. Mikrogefüge- und geochemische Untersuchungen zeigen, dass das Steinsalz in Boudinzwischenräume durch lösungsunterstützte, duktile Deformationsprozesse eindrang.

Keywords

anhydritedeformation mechanismsgorleben salt domehalitemicrostructures