Original paper

Gefügekörper, eine neue Form zur Typisierung in der Gefügekunde

[The Fabric Polyhedron, a new Form of Data Presentation and Standardization for Petrofabric Studies]

Braun, Günter

Kurzfassung

Gefügedaten werden gewöhnlich in der flächentreuen Projektion einer unteren (in dieser Arbeit: oberen) Halbkugel dargestellt. Für viele ist diese Darstellung zu unanschaulich. Zur Verbesserung der Vorstellung und zur Typisierung der Daten wurde eine neue Darstellungsform entwickelt. Die bekannte Lagenkugel, verwendet als Darstellungsraum für Gefügedaten, wird durch einen die Kugel umschließenden Lagenwürfel ergänzt. Durch Eintragen der Maximumsflächen als Tangentialflächen in den Häufungspunkten der Lagenkugel, die auch den Lagenwürfel schneiden, erhält man einen "Gefügekörper", dargestellt als Gefügepolyeder, der die "Tracht des Gefüges" angibt, durch Anpassen der Flächen im Lagenwürfel an die Intensität der Maxima einen "statistischen Gefügekörper", der den "Habitus des Gefüges" wiedergibt. Führt man bei dem statistischen Gefügekörper ein Inversionszentrum ein, erhält man einen "unvollständig entwickelten statistischen Kluftkörper", läßt man die Lagenwürfelflächen herauswachsen und paßt die Größen der Maximumsflächen an die Intensität der Maxima an, einen "vollständig entwickelten statistischen Kluftkörper". Der unterschiedliche Abstand der Maximumsflächen vom Lagenwürfelzentrum einerseits bei Darstellung der Gefügetracht (Abstand 1) und andererseits bei Wiedergabe des Gefügehabitus kann zur Bestimmung eines Wachstumsprozesses ähnlich dem Flächenwachstum von Kristallen verwendet werden. Die fortgesetzte Anwendung der Wachstumsprozesse für jede Fläche führt zu "prospektiven Kluftkörpern" mit wichtigen Kluftflächen und die Umdrehung der Richtung solcher Prozesse zu "retrospektiven Kluftkörpern" mit unwichtigen Kluftflächen. Die neuen Darstellungsformen werden durch 2 Datensätze aus der Steinkohle (Ruhrgebiet: Schachtanlage Consolidation, Flöz Sonnenschein) beispielhaft erläutert und angewendet. Die Flächen der beiden berechneten Kluftkörper lassen sich gut mit den Störungsflächen eines Blockbildes korrelieren.

Abstract

Petrofabric data is conventionally presented as maxima on equal area nets; the data itself is oriented in the lower (this paper: upper) hemisphere of a reference sphere and projected onto the equal area net. For standardization and better illustration an alternative presentation can be derived by superimposing a "reference cube" on the reference sphere containing the petrofabric data. Data maxima can be represented on the reference cube as new faces that are the tangent planes of the maxima on the reference sphere. The new faces developed on the reference cube result in a "characteristic fabric polyhedron" for a particular data set. The areas of the new faces can then be made proportional to the intensity of the maxima. The result is a facetted fabric polyhedron, whose "fabric habit" statistically represents the petrofabric data in one hemisphere. These polyhedral faces (hemisphere data) can be inverted through the centre of the reference sphere; this produces a polyhedron that is equivalent to one that would be produced, if the petrofabric data were plotted in both hemispheres of the reference sphere. Development of the new faces by setting their areas proportional to the intensity of the maxima can be viewed as a continuous transition from the form of the characteristic fabric polyhedron to the form of the totally developed polyhedron. During this transition the old cube faces from the reference cube become smaller and farther removed from the cube centre as new faces develop. The lengths of normals to faces of the characteristic and the intensity-adapted, totally-developed fabric polyhedra can be used to determine the form of joint-bordered rock bodies defined by either dominant or minor joint sets. Emphasizing major joint sets is equivalent to continued growth of the larger polyhedral faces at the expense of smaller ones ("prospective jointbordered rock body"). Constant rates of change between all faces are maintained by keeping the ratio defined by the normal lenghts of characteristic and totally developed fabric polyhedra constant. Emphasizing minor joint sets represented on the polyhedron can be done by expanding the smaller faces at the expense of larger ones ("retrospective joint-bordered rock bodies"). The new form of representation is illustrated using two data sets from coal seams (Rhenish-Westphalian Basin, Ruhr-district, pit Consolidation, seam Sonnenschein). The areas of the two joint-bordered rock bodies can be well correlated to the faults of a block diagram.

Keywords

Graphic presentation (fabric polyhedran)fabricjoints