The Stress Field in the Upper Crust as Determined from In Situ Measurements

Abstract

Zusammen[assungDieser Beitrag behandelt die Spannungsverh~iltnisse in der oberen Erdrinde, so wie sie sich bei Messungen yon lokalen Spannungsfeldern herausstellen, Die Streuung der Daten ist zwar betr~iehtlieh, abet es zeichnen sieh zwei Hauptlinien ab in den Beziehungen zwisehen durchsehnittlieher Horizontalspannung und Tiefe. In alten Grundgebirgen und in den deformierten Gesteinen der Faltungsgebiete findet man im allgemeinen Horizontalspannungen, die gr613er sind als die bereehnete Belastung. In Sediment~trgesteinen und zerbrochenen massiven Gesteinen sind die Horizontalspannungen meistens geringer als die Belastung. In den meisten F~illen findet man eine unverkennbare Spannungsardsotropie in der Horizontalebene. In den Gebieten, ffir die wit fiber geniigende Messungen verffigen (d. h. f/ir Nordamerika und Fennoskandia) stellt es sich heraus, dab die Orientierung der maximalen horizontalen Hauptspannung ziemlieh eindeutig und einheitlieh ist, obgleieh diese Orientierung sieh in den meisten F~illen nicht aus einfaehen, nach bestimmten Regeln zu bereehnenden Spannungsverteilungen voraussagen l~il3t.Die Deutung von 5rtlieh bestimmten Spannungsverh~iltnissen wird yon vielen Faktoren beeintr~iehtigt. Die Beziehung zwischen der Verteilung der Hauptspannungen und der Position der heutigen Oberfl~iehe ist ~iul3erst kompliziert. Die topographisehe Beschaffenheit und Abtragungsvorg~inge dfirften eine Anh~iufung yon Horizontalspannungen zur Folge haben. Sehr alte Restspannungen iiberlagern manehmal die Spannungen der rezenten Tektonik, w~ihrend anderseits die heutige Spannungslage nieht mehr mit den Spannungsfeldern iibereinstimmt, die zu den heute zu beobachtenden Bruch-und Faltungssystemen gefiihrt haben. Messungen von Restspannungen in alten Gesteinen haben bewiesen, dal3 die Gesteine der oberen Erdrinde, sogar fiber geologische Zeitspannen heraus, eine gewisse Deformationsresistenz haben.Vom Gesichtspunkt der Globaltektonik ist es zu ernpfehlen, alle in-situ-Spannungsbestimmungen nur mit grSl3ter Vorsieht zu verwerten, und auch dann nur unter Berfieksiehtigung der Bruchfl~ichenlSsungen der seismischen Daten. Das Spannungsfeld in der Erdrinde ist zwar im allgemeinen kompressiv, abet die Feststellung, dal3 undeformierte Sedimentdecken meistens keine horizontale tdberspannung aufweisen, maeht deutlieh, dab die Annahme einer weltumfassenden horizontalen Kompression unnStig ist. Woes in Gegenden, die einst heftigen Gebirgsbildungsvorg~ingen unterworfen waten, Horizontalspannungen gibt, die grSl3er sind als der bereehnete lithostatisehe Druek, so daft dies wohl zuriiekgefiihrt werden auf Restspannungen und auf den Einflul3 der 5rtliehen Topographie und Struktur. Es scheint daher voreilig, auf lokalen Spannungsbestimmungen eine universelle tektogenetische Hypothese zu griinden. Um wirkliehe Fortschritte in dieser Hinsicht zu erzielen, miissen weitere Messungen und eine quantitative Bewertung der jene Messungen beeinflussenden Faktoren durchgefiihrt werden. AbstractThis paper provides a synopsis of the state of stress in t...

Quantitative evaluation of the major fracture pattern in Austria

“…How do the quantitative results obtained in the present study match the distribution of lineament trends discovered by GUPTA and the corresponding stress fields respectively (ILLIES 1975, RANALLI • CHANDLER 1975, ILLIES & GREINER 1976, JASKOLLA 1978, SCHEIDEGGER 1981)? If we look at the overall rose diagram of the Austrian Part of the Eastern Alps ( fig.…”

Crustal stress in and around Norway: a compliation of in situ stress observations

“…Ranalli & Chandler (1975) compiled stress data from Scandinavia to determine the regional 442 M. FEJERSKOV ET AL. stress field.…”

World Stress Map Database as a Resource for Rock Mechanics and Rock Engineering

“…Sykes and Sbar (1973) determined the earthquake focal mechanisms of 69 intra-plate events and found that in most areas the horizontal stresses are larger than the overburden. These results are confirmed by a comprehensive global compilation of 116 in situ stress magnitude measurements and 59 stress orientations of Ranalli and Chandler (1975). They concluded that (1) in crystalline rock, the horizontal stress magnitudes (minimum S h , maximum S H ) are usually higher than the vertical stress magnitude (S h,H > S V ), (2) in sedimentary basins, the situation is reverse (S h,H < S V ), and (3) in general, the stress field is anisotropic, i.e., stress magnitudes are not equal (S h ≠ S H ≠ S V ).…”