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From Caledonian Collapse to North Sea Rift: The Extended History of a Metamorphic Core Complex
Tectonics ( IF 3.3 ) Pub Date : 2020-10-06 , DOI: 10.1029/2020tc006178
J. D. Wiest 1 , T. Wrona 2 , M. S. Bauck 3 , H. Fossen 1, 4 , R. L. Gawthorpe 1 , P. T. Osmundsen 5, 6 , J. I. Faleide 6
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Extensional systems evolve through different stages due to changes in the rheological state of the lithosphere. It is crucial to distinguish ductile structures formed before and during rifting, as both cases have important but contrasting bearings on the structural evolution. To address this issue, we present the illustrative ductile‐to‐brittle structural history of a metamorphic core complex (MCC) onshore and offshore western Norway. Combining geological field mapping with newly acquired 3‐D seismic reflection data, we correlate two distinct onshore basement units (BU1 and BU2) to corresponding offshore basement seismic facies (SF1 and SF2). Our interpretation reveals two 40 km wide domes (one onshore and one offshore), which both show characteristic kilometer‐scale, westward plunging upright folds. The gneiss domes fill antiformal culminations in the footwall of a >100 km long, shallowly west dipping, extensional detachment. Overlying Caledonian nappes and Devonian supradetachment basins occupy saddles of the hyperbolic detachment surface. Devonian collapse of the Caledonian orogen formed dome and detachment geometries. During North Sea rifting, brittle reactivation of the MCC resulted in complex fault patterns deviating from N‐S strike dominant at the eastern margin of the rift. Around 61°N, only minor N‐S faults (<100 m throw) cut through the core of the MCC. Major rift faults (≤5 km throw), on the other hand, reactivated the detachment and follow the steep flanks of the MCC. This highlights that inherited ductile structures can locally alter the orientation of brittle faults formed during rifting.

中文翻译:

从加里东崩塌到北海裂谷:变质核心复合体的扩展历史

伸展系统由于岩石圈流变状态的变化而经历不同的阶段。区分裂痕之前和裂痕形成的延性结构至关重要,因为这两种情况在结构演变上都具有重要但又相反的意义。为了解决这个问题,我们介绍了挪威西部陆上和海上变质岩心复合体(MCC)的韧性到脆性构造史。结合地质场制图和新获得的3D地震反射数据,我们将两个不同的陆上地下室单元(BU1和BU2)与相应的海上地下室地震相(SF1和SF2)关联起来。我们的解释揭示了两个40 km宽的穹顶(一个在岸和一个在海上),这两个穹顶均显示出特征性的千米规模,向西倾斜的直立褶皱。片麻岩穹顶填满了一个长度超过100公里,向西浅浸,延伸脱离的下盘的反形式顶点。上古苏格兰的纳普斯和泥盆纪的超分离盆地占据了双曲线分离面的鞍状。加里东造山带的泥盆纪崩塌形成了穹顶和脱离的几何形状。在北海裂谷期间,MCC的脆性重新激活导致复杂的断层模式偏离了裂谷东缘占主导地位的NS走向。在大约61°N处,只有较小的NS断层(小于100 m的断层)穿过MCC的核心。另一方面,主要的裂谷断层(≤5km倾角)重新激活了分离,并跟随了MCC的陡峭侧面。这突出表明,继承的延性结构可以局部改变裂谷过程中形成的脆性断层的方向。浅西倾,伸展脱离。上古苏格兰的纳普斯和泥盆纪的超分离盆地占据了双曲线分离面的鞍状。加里东造山带的泥盆纪崩塌形成了穹顶和脱离的几何形状。在北海裂谷期间,MCC的脆性重新激活导致复杂的断层模式偏离了裂谷东缘占主导地位的NS走向。在大约61°N处,只有较小的NS断层(小于100 m的断层)穿过MCC的核心。另一方面,主要的裂谷断层(≤5km倾角)重新激活了分离,并跟随了MCC的陡峭侧面。这突出表明,继承的延性结构可以局部改变裂谷过程中形成的脆性断层的方向。浅西倾,伸展脱离。上古苏格兰的纳普斯和泥盆纪的超分离盆地占据了双曲线分离面的鞍状。加里东造山带的泥盆纪崩塌形成了穹顶和脱离的几何形状。在北海裂谷期间,MCC的脆性重新激活导致复杂的断层模式偏离了裂谷东缘占主导地位的NS走向。在大约61°N处,只有较小的NS断层(小于100 m的断层)穿过MCC的核心。另一方面,主要的裂谷断层(≤5km倾角)重新激活了分离,并跟随了MCC的陡峭侧面。这突出表明,继承的延性结构可以局部改变裂谷过程中形成的脆性断层的方向。上古苏格兰的纳普斯和泥盆纪的超分离盆地占据了双曲线分离面的鞍状。加里东造山带的泥盆纪崩塌形成了穹顶和脱离的几何形状。在北海裂谷期间,MCC的脆性重新激活导致复杂的断层模式偏离了裂谷东缘占主导地位的NS走向。在大约61°N处,只有较小的NS断层(小于100 m的断层)穿过MCC的核心。另一方面,主要的裂谷断层(≤5km倾角)重新激活了分离,并跟随了MCC的陡峭侧面。这突出表明,继承的延性结构可以局部改变裂谷过程中形成的脆性断层的方向。上古苏格兰的纳普斯和泥盆纪的超分离盆地占据了双曲线分离面的鞍状。加里东造山带的泥盆纪崩塌形成了穹顶和脱离的几何形状。在北海裂谷期间,MCC的脆性重新激活导致复杂的断层模式偏离了裂谷东缘占主导地位的NS走向。在大约61°N处,只有较小的NS断层(小于100 m的断层)穿过MCC的核心。另一方面,主要的裂谷断层(≤5km倾角)重新激活了分离,并跟随了MCC的陡峭侧面。这突出表明,继承的延性结构可以局部改变裂谷过程中形成的脆性断层的方向。MCC的脆性重新激活导致复杂的断层模式偏离了裂谷东缘的N‐S走向优势。在大约61°N处,只有较小的NS断层(小于100 m的断层)穿过MCC的核心。另一方面,主要的裂谷断层(≤5km倾角)重新激活了分离,并跟随了MCC的陡峭侧面。这突出表明,继承的延性结构可以局部改变裂谷过程中形成的脆性断层的方向。MCC的脆性重新激活导致复杂的断层模式偏离了裂谷东缘的N‐S走向优势。在大约61°N处,只有较小的NS断层(小于100 m的断层)穿过MCC的核心。另一方面,主要的裂谷断层(≤5km倾角)重新激活了分离,并跟随了MCC的陡峭侧面。这突出表明,继承的延性结构可以局部改变裂谷过程中形成的脆性断层的方向。
更新日期:2020-10-15
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