Deformacje tektoniczne w ordowicko-sylurskich formacjach skalnych pomorskiego odcinka kaledońskiego basenu zapadliskowego

Niniejsza rozprawa doktorska obejmuje szczegółową analizę geometrii, kinematyki i rozprzestrzenienia struktur tektonicznych w profilach wierceń w celu stwierdzenia genezy struktur tektonicznych w ordowicko-sylurskich skałach pomorskiego odcinka kaledońskiego basenu zapadliskowego. Przeprowadzona analiza mikrostrukturalna umożliwiła zbadanie zależności występowania poszczególnych struktur od litologii i tekstury skał. Dodatkowo wykonano analizę struktur powstałych w laboratoryjnym badaniu wytrzymałości skał w trójosiowym stanie naprężeń ściskających. Porównanie wyników analizy struktur tektonicznych i struktur indukowanych pozwoliło na wnioskowanie o warunkach deformacji skał. W badanych ordowicko-sylurskich skałach stwierdzono występowanie żył równoległych do uławicenia, żył prostopadłych do uławicenia, spękań pionowych oraz uskoków: odwróconych, normalnych, przesuwczych, uskoków równoległych do uławicenia; żył związanych z uskokami; drobnych fałdów, wcisków i stylolitów tektonicznych. Stwierdzono, że w zdecydowanej większości struktury te powstawały w warunkach kruchych, w skałach już zlityfikowanych. Powstanie tych struktur tektonicznych powiązano z fałdowaniem skał z wyboczenia. Zaobserwowano, że powstanie większości żył i uskoków równoległych do uławicenia uwarunkowane było obecnością horyzontalnie laminowanych mułowców o zwiększonej zawartości materii organicznej, oraz kontrastu litologicznego pomiędzy laminami. Ponadto wskazano w pracy, że mechanizmem wspomagającym powstawanie żył równoległych do uławicenia mogło być pękanie skał wynikające z nadciśnienia płynów porowych w skałach podczas deformacji. Wskazana w pracy metodyka analizy strukturalnej wykazała również jej przydatność, jako jednej z istotnych metod w rozpoznaniu stylu fałdowania w badanym fragmencie kaledońskiego basenu zapadliskowego.

A detailed analysis of the geometry, kinematics and distribution of tectonic structures was carried out in drilling cores to establish the origin of tectonic structures in the Ordovician-Silurian rocks of the Pomeranian segment of the Caledonian Foredeep Basin. The results of microstructural analysis allowed for investigation of the relationship between tectonic structures distribution and rock fabric. Combining this data with results of analysis of structures induced by the laboratory triaxial compression tests gave hints on the conditions of rock deformation. Tectonic structures occurring within the Ordovician-Silurian rock sequence include: bed-parallel and bed-perpendicular veins, vertical fractures, faults: reverse, normal and strike-slip, bed-parallel faults; veins related to faults, small folds, pit holes and tectonic stylolitic seams. It was found that the majority of these structures were formed in brittle conditions in rocks that were lithified. The tectonic structures developed as a result of buckle folding. The formation of the bed-parallel veins and bed-parallel faults was enhanced mostly by the presence of laminated, organic-rich mudstones and their horizontal lamination with contrasting mineral composition. Plausibly the pore fluid overpressure might have supported the formation of the bed-parallel veins during rock deformation. The application of structural analysis during study occurred to be crucial in determining the style of buckle folding in the Pomeranian segment of the Caledonian Foredeep Basin.