title: Quantifying shear strain of a potential halite detachment below the Swiss Eastern Tabular Jura
Creators: name: Mohideen, Alina
Publisher: name: :none
Year: 2025

description: Die Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (NAGRA) hat kürzlich innerhalb der „Vorfaltenzone“ vier Bohrungen durchgeführt, die die Evaporitabfolgen der Zeglingen-Fm., die den basalen Abscherhorizont des Jura Falten- und Überschiebungsgürtels in der nördlichen Schweiz bilden, durchteuft haben. Die in dieser Arbeit untersuchten Kernabschnitte aus dem sogenannten „Salzlager“ der Zeglingen-Fm. bestehen hauptsächlich aus Halit, Anhydrit und Ton in unterschiedlichen Mächtigkeiten und Intensitäten viskoser Deformation. Basierend auf der mineralogischen Zusammensetzung und dem Deformationsgrad wurden die Kerne in verschiedene lithologische Einheiten unterteilt und in lithologischen Profilen zusammengefasst. Es wurde ein Modell ausgearbeitet, das die mögliche Entwicklung der verschiedenen Evaporittypen beschreibt. Um die konkurrierenden Deformationsmodelle (thin-skinned vs. thick-skinned) für diesen tektonischen Bereich zu testen, werden Kerne der Zeglingen-Evaporite im Hinblick auf Strukturen analysiert, die für die Quantifizierung der Scherdeformation verwendet werden können. Die orientiert gewonnenen Kerne ermöglichen die wahre geographische Orientierung von Strukturen einzumessen. Unterschiedlich orientierte Streckungslineare zusammen mit Sigmaklasten und anderen Schersinnindikatoren (Scherbänder, winged inclusions, asymmetrische Boudins, `V´-pull-aparts) beweisen eine mehrphasige Kinematik mit unterschiedlichen Transportrichtungen, die gegen einen durchgehend hoch deformierten Abscherhorizont sprechen. Die aufgezeichneten Scherrichtungen sind top-NNW, top-NNO und top-W. Winged inclusions, relativ große Winkel zwischen S- und C-Flächen in Scherbändern, aus boudinierten Schichten berechnete Elongationen, sowie die Häufigkeit und Größe von survivor grains werden verwendet, um die finite Verformung der verschiedenen Lithotypen abzuschätzen, die in koaxial (γ=0), geringer shear strain (γ&lt;2), mittlerer shear strain (γ&lt;7) und hoher shear strain (γ&lt;15), kategorisiert werden. Der Gesamtversatz, berechnet aus der Summe der Produkte aus Mächtigkeit und strain für jede der vier Strainkategorien, reicht in den vier untersuchten Bohrungen von ca. 41 bis 123 m. Die angegebenen Zahlen sind Maximalwerte. Auf thin-skinned-Tektonik basierende Deformationsmodelle ergeben eine Verkürzung des Jura-Falten- und Überschiebungsgürtels im Untersuchungsgebiet von etwa 150 bis 220 m. Diese Werte wurden aus der Bilanzierung von geologischen Profilen durch die sogenannte Siglistorf Antiklinale entnommen, die nördlich der in dieser Arbeit betrachteten Bohrungen liegt. In diesem thin-skinned Modell muss der gesamte Versatz am regionalen Hauptabscherhorizont der Zeglingen-Fm. erfolgen. Dies ist jedoch mit den gesamten maximalen Versätzen, die aus den hier untersuchten Kernen des „Salzlagers“ abgeleitet wurden, nicht möglich. Um die Aufnahme der postulierten Verkürzung von 150 bis 220 m möglich zu machen, müssten daher noch weitere Abscherhorizonte innerhalb der Zeglingen-Fm. vorhanden sein. Alternativ könnte ein Teil der Gesamtverkürzung, die durch die Siglistorf Antiklinale kompensiert wird, auf Deformationsprozesse innerhalb des Grundgebirges zurückzuführen sein, was mit thick-skinned-Tektonik gleichzusetzen wäre. Aufgrund der Messungen und Berechnungen der finiten Scherverformung der vorliegenden Studie ist es daher sehr wahrscheinlich, dass die Deformation des östlichsten Teils des Jura-Falten- und Überschiebungsgürtels durch eine Kombination aus thin-skinned- und später folgender thick-skinned-Tektonik erfolgte.
description: The National Cooperative for Radioactive Waste Disposal (NAGRA) recently has drilled through the evaporitic successions of the Zeglingen Fm., which are known to form a major detachment along the floor thrust of the Jura fold-and-thrust belt in northern Switzerland, at four locations within the "Vorfaltenzone". The core sections from the so-called "Salzlager" of the Zeglingen Fm. examined in this thesis mainly consist of halite, anhydrite and clay in different quantities and degrees of viscous deformation. Based on mineralogical content and degree of deformation core sections were divided into different lithological units and summarised in lithological profiles. A model describing the potential evolution of the different evaporitic rock types was elaborated. To test the competing deformation models (thin-skinned vs. thick-skinned) for this tectonic domain, cores from these Zeglingen evaporites are analysed for structures which can be used for quantifying the shear strain of the drilled anhydrite and halite. Cores are oriented allowing to determine the true orientation of structures. Variably oriented stretching lineations along with sigma clasts and other shear sense indicators (shear bands, winged inclusions, asymmetrical boudins, `V´-pull-aparts) prove polyphase kinematics with different transport directions arguing against a continuous high-strain detachment. Recorded shear directions are top-NNW, top-NNE and top-W. Winged inclusions, relatively high angles between S and C planes in shear bands, elongations calculated from boudinaged layers and the abundance and sizes of survivor grains are used to estimate the finite shear strain for the different lithotypes, which are categorised in coaxial (γ=0), low shear strain (γ&lt;2), medium shear strain (γ&lt;7), and high shear strain (γ&lt;15). The total displacement, calculated from the sum of the thickness-shear strain products for each strain category, accommodated by the analysed sections of the "Salzlager" range from ca. 41 to 123m for the four analysed boreholes. The stated numbers are maximum values. Studies of thin-skinned deformation models for the area of interest state a shortening, estimated from balanced cross-sections, of approximately 150 to 220m of the Jura fold-and- thrust belt, which is accommodated in the so-called Siglistorf Anticline north of the investigated boreholes. In this thin-skinned model the whole respective displacement must be accommodated by the regional detachment of the Zeglingen evaporites, which, however would not be feasible with the total maximum displacements derived from the cores of the "Salzlager". Therefore other detachments in the Zeglingen Fm. would also have to be involved in the decoupling process to make the accommodation of the postulated shortening of 150 to 220m feasible. Alternatively, some of the overall shortening compensated by the Siglistorf Anticline could be due to the involvement of the basement, inferring thick-skinned deformation. Based on the systematic measurements and calculations of the current study it is therefore rather likely that the deformation of the most eastern part of the Jura fold-and-thrust belt is in fact a combination of thin-skinned and late stage thick-skinned tectonics.