Original paper
Research borehole Paffrather Mulde 1 (Rhenish Mountains, Germany): structural interpretations
Wrede, Volker
Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften Band 164 Heft 4 (2013), p. 605 - 613
published: Dec 1, 2013
DOI: 10.1127/1860-1804/2013/0043
ArtNo. ESP171016404010, Price: 29.00 €
Abstract
The 526 m deep borehole Paffrather Mulde 1 revealed a sequence of Upper Devonian strata (Adorfian?Dasbergian) within the Bergisch Gladbach?Paffrath Synclinorium. The unit is strongly affected by numerous tectonic faults. Dips of strata as reconstructed from combined core and borehole data are generally directed towards SE. Within the deepest part of the borehole, orientation data are not available and interpretation of the structural setting is ambiguous. Combined with folding, numerous thrusts occur, which are part of the Bergian Thrust Zone. In part they cut the stratigraphic sequence as synthetic faults, dipping steeper than bedding planes. Other thrusts, however, form flat dipping shear planes. For one of the thrusts a stratigraphic throw of at least 150 m can be proved. Another major thrust has to be inferred closely to the south of the borehole. In the area between the borehole and the main branch of the Bergian Thrust in the south, the existence of a deeply downfolded syncline is most probable, containing uppermost Devonian or even Lower Carboniferous strata. In detail different interpretations of the exposed structure are possible, depending on the interpretation of the deepest part of the drilled section as being a syncline or anticline. Besides these Variscan structures neotectonic faults occurred in the borehole. Normal faults and strike-slip faults, striking NW?SE, are most likely related to the subsidence of the Lower Rhine Embayment during the Tertiary. The main fault inferred from the borehole data and adjacent outcrops causes a stratigraphic gap of at least 425 m. In the context with other boreholes and exposures in the neighbourhood a graben structure of some 400?500 m subsidence can be recognised, here named as ?Refrath Graben?. The interference of this graben structure with the Bergisch Gladbach?Paffrath Synclinorium explains the occurrence of youngest Palaeozoic strata (uppermost Devonian, ?Dasbergian?), known so far within this region.
Kurzfassung
Die 526 m tiefe Bohrung Paffrather Mulde 1 hat ein tektonisch sehr stark gestörtes Profil in den oberdevonischen Schichten (Adorfium?Dasbergium) der Bergisch Gladbach?Paffrather Mulde erschlossen. Nach den geophysikalischen Bohrlochmessungen ist das Schichteinfallen vorwiegend nach SE gerichtet; im tiefsten Teil der Bohrung wurde wahrscheinlich ein Faltenkern oder (weniger wahrscheinlich) eine ausgeprägte Flexur durchörtert. Der Faltung zuzuordnen sind zahllose Überschiebungen, die teils synthetisch steiler als die Schichtung einfallen, teils aber auch flach einfallende Scherflächen bilden und der sog. Bergischen Überschiebungszone zuzurechnen sind. Einer Überschiebung lässt sich ein stratigrafischer Verwurf von mindestens 150 m zuweisen, eine weitere bedeutende Überschiebung muss dicht südlich der Bohrung verlaufen. Zwischen der Bohrlokalität und dem südlich gelegenen Hauptast der Bergischen Überschiebung befindet sich vermutlich eine stark eingesenkte Mulde, in deren Kern Schichten des höchsten Devons, möglicherweise auch des tiefsten Karbons erhalten sein könnten. Je nachdem, ob der tiefste Abschnitt der Bohrung als Sattel oder Mulde angesprochen wird, sind im Detail unterschiedliche Interpretationen der Struktur möglich. Neben diesen variscischen Strukturen treten auch neotektonische, wahrscheinlich mit dem Tertiär-zeitlichen Einsinken der Niederrheinischen Bucht zusammenhängende Abschiebungen bzw. Diagonalverschiebungen auf, die NW?SE streichen. Die durchbohrte Hauptstörung bewirkt einen stratigrafischen Ausfall von mindestens 425 m. Im Zusammenhang mit benachbarten Bohrungen und Aufschlüssen ergibt sich das Bild einer um 400?500 m eingesenkten Grabenscholle, in der sich der Ansatzpunkt der Bohrung befindet, dem hier neu definierten Refrather Graben. Im Kreuzungsbereich des Grabens mit der Bergisch Gladbach?Paffrather Mulde treten die jüngsten bekannten Schichten innerhalb dieser Struktur an die Erdoberfläche.
Keywords
bergian thrust • bergisch gladbach–paffrath syncline • refrath graben • rhenish mountains • structural borehole interpretation • upper devonian