title: Incohesive fault rocks from the active Mur-Mürz-Fault in the Semmering-region (Austria) formed by a combination of rock pulverization, dilation, and excessive fluid flow?
Creators: name: Swaton, Sophia Johanna
Publisher: name: :none
Year: 2023

description: Die vorliegende Arbeit beschreibt spröde, inkohäsive Störungsgesteine der Mur-Mürz-Störung, die im Zuge der Bauarbeiten des Semmering-Basistunnels aufgeschlossen wurden. Karbonatische Störungsbreccien, Dilatationsbreccien und Kataklasite einer horizontalen Kernbohrung aus ca. 600m Tiefe wurden mit optischer Mikroskopie, Kathodenlumineszenz, EBSD und EDX analysiert. Die makroskopisch als karbonatische Störungsbreccien und Dilatationsbreccien mit Korngößen bis ca. 6cm klassifizierten Gesteine werden durch Karbonatlösung teilweise in Zellendolomite umgewandelt, die durch angulare Öffnungen (Zellen), von kalzitischen Veins (Septa) getrennt, charakterisiert sind. Entgegen der makroskopischen Aufnahme zeigen die mikroskopischen Untersuchungen, dass das Material keine undeformierten Bruchstücke der Ausgangsgesteine enthält, die größer als etwa 500µm sind. Ausgangsgestein der Dilatations- und Störungsbreccien ist Dolomit, der in-situ in 10-50µm große Partikel zertrümmert wurde. Die Partikel sind polyedrisch-angular und bilden Puzzle-ähnliche Gefüge, in denen (i) die Partikel weder zueinander versetzt noch rotiert sind, sodass Sedimentstrukturen erhalten sind („crackle fabric“), oder (ii) offene Zwischenräume zwischen bewegten und rotierten Partikeln entstanden sind („mosaique fabric“, „chaotic fabric“). Die Gefüge weisen eine extrem hohe Mikroporosität bis etwa 50% auf. Die Breccie wird von einem Netzwerk von Septa durchschlagen, die Partikel des zertrümmerten Dolomits enthalten, die durch gravitatives Absinken Geopetalaggregate ausbilden. Cm-große Zellen, die durch die Lösung der Brekzienklasten entstehen, öffnen sich. Die Wände dieser Zellen werden von mehrphasigen euhedralen Kalzitzementen überwachsen. Teilweise enthalten die Zellen Kokarden-ähnliche, rotationssysmmetrische, bis ca. 300µm große Strukturen, die aus einem Kern von µm-großen Dolomitpartikeln und in mehreren Phasen gewachsenen Kalzitsäumen und Ringen aus angelagerten Partikeln bestehen. Die Daten der Analysen dieser Arbeit belegen folgende Genese für die tektonischen Breccien: (i) Zertrümmerung des Dolomit-Protoliths in 10-50µm große Partikel in Gefüge, die von pulverisierten Gesteinen bekannt sind (ii) Dilatation des Gesteins verbunden mit Veining, Lösung und Abschlämmung der zertrümmerten Klasten und Zellenbildung (iii) mehrphasige kalzitische Zementation der Zellenwände sowie Wachstum der Kokarden-ähnlichen Strukturen unter ausreichend hohen Fließgeschwindigkeiten des durchströmenden Fluids, um Kokarden in Suspension zu halten. Der teilweise extrem hohe Gehalte an Kalzitzement, hohe Mikroporosität und das Auftreten von Kokarden-ähnlichen Kalzitkristallen belegen den großen Einfluss von Fluiden auf die Genese der Zellendolomite. In den Breccien wurden keine Strukturen beobachtet, die signifikante Scherung und Kataklase andeuten. Die Breccien sind jedoch Ausgangsgesteine für Kataklasite, die sich von den Breccien durch ihre foliierte Matrix, relativ hohe Gehalte an Schichtsilikaten das Auftreten von kristallinen Gesteinsfragmenten unterscheiden. Dies belegt, dass die Bildung der Breccien einer späteren Störungsbewegung vorangeht. Basierend auf den gemachten Beobachtungen ist offensichtlich, dass die zellulären Dolomite, die im Bereich des Semmerings als Sedimentgesteine wurden, keineswegs solche sind, sondern Störungsgesteine aus mehreren Deformationsereignissen. Daher ist die bisher als alpin-triassischer stratigraphischer Horizont behandelte Rauhwacke definitiv nicht als ein solcher anwendbar.