Abstract

In order to evaluate the change of stress magnitudes in the Gyeongsang basin during its tectonic history, we analyzed multiple faulting episodes in the Barremian-Aptian Hasandong Formation at the Yusu site. As elsewhere in southeast Korea, the recorded sequence consists of a succession of more than fourteen faulting episodes, and the relative chronology shows that a strike-slip faulting episode usually coexisted with a coaxial extensional episode. Likewise, seven couples of synchronous coaxial episodes recognised in the Gyeongsang basin are assigned to seven tectonic events (T_1 to T_7 events). The friction line (in the sense of Byerlee) allows us to determine the ratios between principal stress magnitudes as well as the origin of the dimensionless Mohr diagram. This line can be deduced from tension fractures on fault planes affected by friction and from the lower limit of scattered distribution of the normal stresses vs. shear stresses of faults. Dimensionless failure envelopes drawn for coaxial strike-slip and extensional episodes are adjusted to the experimental Mohr failure envelope derived from rock mechanic tests to determine the complete stress tensors. The maximum principal stress magnitudes of strike-slip episodes show a transition from 169 MPa in the Barremian-Coniacian T_1 Event through 263 MPa and 246 MPa in the T_2 and T_4 events, respectively to 235 MPa in the Quaternary T_7 Event; additional horizontal extension (ΔσT) have changed from −6 MPa in the T_1 Event through −8 MPa in the T_2 Event to −17 MPa in the T_7 Event. Because the studied site is currently exposed, the determined overburden (1.9 km) for the T_7 Event seems to be important, indicating the presumable occurrence of this event during the early Quaternary rather than at the present day.

Abstract

Afin de définir les variations des magnitudes des contraintes dans le bassin de Gyeongsang au cours de son histoire, nous avons analysé plusieurs épisodes de fracturation dans la formation de Hasandong d’âge Barrémo-Aptien sur le site de Yusu. Plus de quatorze épisodes sont reconnus dans la séquence tectonique de la Corée du sud-est, et leur chronologie relative montre qu’un épisode décrochant a généralement coexisté avec un épisode extensif coaxial. Sept couples d’épisodes coaxiaux synchrones du bassin de Gyeongsang ont été regroupés en sept événements tectoniques (événements T_1 à T_7). La droite de friction permet de déterminer les rapports entre les magnitudes des contraintes principales; elle peut être déduite des fractures en tension sur les failles affectées par le frottement, et de la limite inférieure de la distribution des contraintes normales et de cisaillements sur le diagramme de Mohr. L’enveloppe adimensionnée de rupture est ajustée à la courbe expérimentale construite grâce à des tests de mécaniques des roches pour déterminer un tenseur des contraintes complet. Les magnitudes des contraintes principales maximales pour les épisodes décrochants montrent une transition de 169 MPa pour l’événement T_1 Barrémo-Coniacien vers 263 MPa et 246 MPa pour les événements T_2 et T_4, respectivement puis vers 235 MPa pour l’événement T_7 Quaternaire; les extensions horizontales additionnelles ont varié de −6 MPa pour l’événement T_1 vers −8 MPa pour l’événement T_2 puis vers −17 MPa pour l’événement T_7. Puisque le site est actuellement à l’affleurement, l’épaisseur importante (1.9 km) de couverture déterminée pour l’événement T_7 suggère une déformation au début du Quaternaire plutôt qu’à l’actuel.

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