Original paper

Joint formation in granite plutons: En echelon-hackle series on mirror fringes (Example: South Bohemian Pluton, Czech Republic)

Bahat, Dov; Bankwitz, Peter; Bankwitz, Elfriede

Kurzfassung

Vorgestellt werden Ergebnisse zur Bildung von Granitklüften in Tiefen von mehr als 7 km, die sich vor der Hebung des Plutons gebildet haben, erläutert an einem Beispiel aus dem Südböhmischen Pluton (SBP; Böhmisches Massiv) auf der Grundlage von Kluft-Fraktographie, geologischen Daten und dem Vergleich mit experimentellen Ergebnissen. Die NNE-Kluftrichtung (eine von mehreren) ist über 150 km in ihrer Orientierung persistent. Dieses System gehört zu den früh entstandenen Klüften. Ihre Entwicklung in großer Tiefe wird anhand von neun Klüften im Mrákotin-Granit (Subtyp des SBP) gezeigt, die eine Kluftzone bilden mit sechs sich gegenseitig beeinflussenden Kluftspiegeln auf einer der Hauptflächen. Die ausgewählte Bruchzone im Steinbruch Mrákotin besteht aus wandhohen 25°-streichenden, subvertikalen Klüften mit mehrere Meter breiten hackle- und en echelon-Randzonen, möglicherweise mit beginnender Kluft-Bifurkation. Mit einer Ausnahme haben alle Spiegel ein Verhältnis der Flächenausdehnung (lange zu kurze Achse) zwischen 3.3 und 4.5. Dieses Verhältnis reduziert sich jedoch für die Gesamtkluftflächen (Spiegel plus Randzone) auf einheitlich 1.3-1.4, was die Energie bei der Bildung der einzelnen Brüche wiederspiegelt. Wir zeigen, daß Granitklüfte die gleichen fraktographischen Merkmale besitzen wie Sedimentgesteine, allerdings sind in Graniten hackle-Randzonen stärker verbreitet.

Abstract

This study presents new insights into the fracture development of granites at depths greater than 7 km, as demonstrated m the South Bohemian Pluton (SBP) by joint fractography and comparison with experiments and geological data. The origin of joints in the Mrákotin granite, one subtype of the Variscan SBP, was examined. The NNE-joint sets (among others) of this pluton are persistent in their orientation over a distance of 150 km and represent an early fracture system. A selected fracture zone for our analysis consists of nine NNE-joints (025° trend) with interacting multiple mirrors, hackle and en echelon fringes, as well as possible branching initiation. With one exception, all mirrors have similar ratios of long to short axes, ranging from 3.3 to 4.5. However, this ratio is reduced to 1.3 to 1.4 for the full joints (combined mirrors and maximum widths of the fringes) reflecting the joint driving energy. Granite joints reveal the same fractographic features as sediments, but hackle-fringes are more common in granites.

Keywords

granitesplutonsjointsfracturingfracture zonesfractography