Structures in jurassic rocks of the Wessex Basin, Southern England - I : field example of deformed crustal wedges

Abstract

Levantamento estrutural de detalhe realizado na Formação Purbeck (Jurassico) no afloramento Fossil Forest de Lulworth Cove (Dorset, sul da Inglaterra) permite definir a existência de uma cunha (~ 10m de espessura) de camadas exibindo diferentes padroes de deformação segundo quatro andares (L2-L5) justapostos na vertical, e situados entre dois andares de camadas nao deformadas (LI e L6). O andar inferi- or, L1, consiste de carbonates nao deformados e L6 consiste de calcareos e folhelhos / argilitos. No andar L2 da cunha deformada margas calcareniticas exibem estrutura de almofada devida a uma foliação anastomosada sub-horizontal, e sao sotopostas a evaporitos e folhelhos com lentes de chert, exibindo dezenas de estruturas na forma de cogumelos de escala me'trica; no andar L3 evaporitos e folhelhos exibem estruturas centimétricas a decimétricas como falhas extensionais e contracionais, dobras, boudins e foliação paralela aos contatos; no andar L4 evaporitos e folhelhos estão envolvidos em melange tectonica; e, no andar L5, camadas de evaporitos e carbonates, com folhelhos e argilitos intercalados, exibem estruturas metricas, como falhas extensionais e contracionais, e dobras associadas a fraturamento ruptil nas charneiras, o que as transforma em Camadas Brechadas. A deformação se deu progressivamente, a medida que cunha movia-se acima de um descolamento extensional ao longo dos andares L3 e L4 (capa deslizando para oeste), e abaixo de um descolamento (lapa deslizando para oeste) formado ao longo de camada de folhelho da base do andar L6. A analise estrutural aqui reportada, conjuntamente com outros dados da literatura, todos indicam que um evento de extensao afetou a area regionalmente, nos estagios iniciais da inversao Alpina que afetou a bacia de Wessex e que resultou ao final no basculamento de toda a Formação Purbeck para norte, incluindo nela a cunha deformada, no interior da qual as Camadas Brechadas foram submetidas a movimentação adicional. O deslizamento da cunha de rochas e a partifao vertical da deformação, tanto em estilo como em intensidade, colocam o afloramento em questao como localidade-tipo para direta observação de processes tectonicos análogos aos que vem sendo reconhecidos correntemente na literatura internacional para deformação da crosta continental. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Detailed studies of the Purbeck Formation (Jurassic) in the Fossil Forest outcrop, Lulworth Cove (Dorset, southern England) allow to define a ~ 10 m-thick wedge of deformed layers comprising four juxtaposed structural levels (L2-L5) situated between two levels of non deformed layers (L1 and L6). L1 consists of limestone and L6 consists of limestone and intercalated shale / argillite. Within the wedge, the basal structural level (L2) consists of calcareous marls displaying pillow-like structures due to a layer-parallel anastomosed foliation, and evaporite, shale and chert displaying m-scale mushrooms; level L3 consists of evaporite and shale displaying cm- to dm-scale features like normal and thrust faults, folds, foliation and boudins; level L4 consists of evaporite and shale transformed into a tectonic melange; and level L5 consists of evaporite and limestone affected by m-scale folds, contraction and extension faults. Intensive fracturing of the layers around the hinges of the folds transformed L5 in a set of Broken Beds, The wedge deformed progressively, as it slided above a top-down to the west basal detachment along levels L3 and L4, and below a bottom-down to the west detachment established along a layer of calcareous shale (bottom of level L6). The structural analysis, together with other published data, all indicate that an event of extension affected regionally the area, earlier in the Alpine inversion of the Wessex Basin, during which the entire set of rocks tilted to the north and further slip occurred within the Broken Beds. The slide of a detachment-bounded wedge of rocks and the vertical partition of deformation styles and intensity of strain, all place the Fossil Forest outcrop as a key-field locality for direct observation of tectonic processes analogous to those currently recognized for deformation of the continental crust.