Zusammenfassung
Auf der Grundlage sedimentphysikalischer Daten der DSDP/ODP — Legs 78A und 110 (Barbados Ridge Komplex) wurde ein einfaches palinspastisches Rekonstruktionsverfahren zur Untersuchung der Porositätsentwicklung unter den Bedingungen der initialen Akkretion entwickelt. Durch rechnerische Umkehrung der durch imbrikierte Schuppung von Sedimentpaketen bedingten Kompaktionseffekte konnte ein synthetisches prä-akkretionäres Porositäts-Tiefen-Profil modelliert werden, welches weitgehende Übereinstimmung mit dem vor dem Barbados Akkretions-system erbohrten Referenzprofil aufweist. Der Vergleich von synthetischem und Referenz-Profil zeigt für einzelne lithologische Einheiten eine exponentielle Beziehung zwischen Tiefe und Porositätsdifferenz. Dies kann als ein relatives Maß für den Einfluß der horizontalen Streßkomponente auf die effektive Kompaktionsrate in diesem Teil des Akkretionskeils angesehen werden. Darüber hinaus läßt sich durch diese Beziehung das Deformationsverhalten akkretierter Sedimente generell beschreiben.
Abstract
Based on sediment physical property data from DSDP/ ODP Legs 78A and 110 (Barbados Ridge Complex), a simple palinspastic reconstruction scheme was employed to study porosity changes during accretion. Undoing the compactional effects caused by imbricate stacking of wedge slices, a synthetic pre-accretion porosity depth profile was developed, which bears strong resemblence to a characteristic profile from a reference drillhole in front of the Barbados accretionary complex. Differences between synthetic and reference profile are interpreted in terms of a semiquantitative estimate of the relative impact of the horizontal stress component on gravitational compaction in accretionary wedge environments. An exponential relationship between depth and porosity divergence for distinct lithologic units is evident. The defined relationship facilitates the analysis of deformational behavior of accreted sediments in general.
Résumé
Les propriétés physiques des sédiments fournies par les Legs 78A et 110 du programme DSDP/ODP (Barbados Ridge Complex) ont servi de base à une reconstitution palynspastique: celle-ci a été utilisée à son tour pour l'étude des changements de porosité au cours de l'accrétion. Par élimination des effets de compaction dûs à l'empilement des écailles de sédiments, il a été possible d'établir un profil de la porosité selon la profondeur; ce profil présente de grande similitudes avec le profil caractéristique d'un forage de référence situé en avant du complexe d'accrétion des Barbades. La comparaison du profil reconstitué avec ce profil de référence montre, pour des unités lithologiques déterminées, une relation exponentielle entre la profondeur et les écarts de porosités. On peut de là estimer l'influence de la composante horizontale des contraintes sur la compaction gravifique dans cette partie du prisme d'accrétion. Ces relations sont de nature à faciliter, d'une manière gènérale, l'analyse du processus déformatif dans les sédiments accrétionnés.
Краткое содержание
Исходя из данных о физ ических свойствах се диментов, полученных при проек тах DSDP/ODP - Legs 78 А и 110 / Barbados Ridge Komplex / разработали п ростую методику палиноспас тических реконструк ций для исследования раз вития пористости при условиях начальной аккреции с едиметов. С помощью математических методов описывают пр оцессы уплотнения, обусловленные чешуй чатой структурой пак етов седиментов и составляют теорети ческий, до-аккреционн ый, профиль пористости н а глубинах, который проявляет большое сх одство с системой акк реции ведущего опорного пр офиля, полученного пр и бурениях на Барбадосе. При срав нении искусственно составленного и опор ного профилей устано вили для отдельных литологич еских единиц зависим ость между глубиной залегания и различиями пористос ти. Такую зависимость можно ра ссматривать, как отно сительную меру соотношения вли яния горизонтальной компоненты стресса на эффективн ое уплотнение в данно й части аккреционного клина. Кроме того, с пом ощью такой зависимости уд ается описать в общих чертах их взаимоотношения при деформации.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
References
Aoki, Y.,Tamani, T. &Kato, S. (1982): Detailed structure of the Nankai Trough from migrated seismic sections. - In: Studies in Continental Margin Geology, Watkins, J. S. & Drake, C. L. (ed.), Am. Ass. Pet. Geol. Memoir,34, 309–322.
Biju-Duval, B., Le Quellec, P., Mascle, A., Renard, V. &Valery, P. (1982): Multibeam bathymetric survey and high resolution seismic investigations on the Barbados Ridge Complex (Eastern Caribbean): A key to the knowledge and interpretation of an accretionary wedge. - Tectonophysics,86, 275–304.
Brandon, M. T. (1984): A study of deformational processes affecting unlithified sediments at active margins. - Unpubl. PhD thesis, University of Washington, Seattle, Washington. 159 p.
Bray, C. J. &Karig, D. E. (1985): Porosity of sediments in accretionary wedges and some implications for dewatering processes. - J. Geophys. Res.,90 (B1): 768–778.
Brückmann, W. (1989): Typische Kompaktionsabläufe mariner Sedimente und ihre Modifikation in einem rezenten Akkretionskeil (Barbados Ridge). - Tübinger Geol. Abh., Rh. A,1, 1–135.
Carson, B. (1977): Tectonically induced deformation of deep-sea sediments off Washington and Northern Oregon: Mechanical consolidation. - Marine Geol.,24, 289–307.
- &Berglund, P. L. (1986): Sediment deformation and dewatering under horizontal compression: Experimental results. - Geol. Soc. Am. Mem.,166, 135–150. - In: Moore, J. C. (ed.): Structural fabric in Deep Sea Drilling Project cores from forearcs.
Chapple, W. M. (1978): Mechanics of thin-skinned fold- and-thrust belts. - Geol. Soc. Am. Bull.,89, 1189–1198.
Davis, D. M. &Hussong, D. M. (1984): Geothermal observations during Deep Sea Drilling Project Leg 78A. - In: Biju-Duval, B, Moore, J. C. et al., Ink. Repts. DSDP,78, 593–598.
Fowler, S. R., White, R. S. &Louden, K. E. (1985): Sediment dewatering in the Makran accretionary prism. - Earth and Planetary Science Letters,75, 427–438.
Karig, D. E. (1986): Physical properties and mechanical state of accreted sediments in the Nankai Trough, Southwest Japan Arc. - Geol. Soc. Am. Mem. 166: 117–133. - In: Moore, J. C.: Structural fabric in Deep Sea Drilling Project cores from forearcs.
Lambe, T. W. &Whitman, R. V. (1969): Soil mechanics. - New York, John Wiley & Sons, 553 p.
Moore, J. C. &Biju-Duval, B. (1984): Tectonic Synthesis, Deep Sea Drilling Project Leg 78A: Structural evolution of offscraped and underthrust sediment, Northern Barbados Ridge Complex. - In: Biju-Duval, B., Moore, J. C. et al., Init. Repts. DSDP, 78: 601–621.
— &Byrne, T. (1987): Thickening of fault zones: A mechanism of melange formation in accreting sediments. - Geology,15, 1040–1043.
— &Silver, E. A. (1987): Continental margin tectonics: submarine accretionary prisms.- Reviews of Geophysics,25 (6): 1305–1312.
Seely, D. R., Vail, P. R. &Walton, G. G. (1974): Trench slope model. - In: Burk, C. A. & Drake, C. L. (eds.): The geology of continental margins. Springer (New York), 249–260.
Stockmal, G. S. (1983): Modeling of large-scale accretionary wedge deformation. - J. Geophys. Res.,88 (B10): 8271–8287.
Westbrook, G. K., Smith, M. J., Peacock, J. H. &Poulter, M. J. (1982): Extensive underthrusting of undeformed sediment beneath the accretionary complex of the Lesser Antilles subduction zone. - Nature300, 625–628.
Woodward, D. J. (1976): Viscoelastic Finite Element analysis of subduction zones. - Unpubl. PhD. thesis, University of Durham, Durham, England.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Brückmann, W. Porosity modeling and stress evaluation in the Barbados Ridge Accretionary Complex. Geol Rundsch 78, 197–205 (1989). https://doi.org/10.1007/BF01988361
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01988361