background image

ORIENTATIONS OF PALEOSTRESSES IN LIMESTONES OF THE WEST CARPATHIAN FLYSCH                       409

GEOLOGICA CARPATHICA, 54, 6, BRATISLAVA, DECEMBER 2003

409–416

ORIENTATIONS OF PALEOSTRESSES IN THE JURASSIC

LIMESTONES ON THE FRONT OF THE WEST CARPATHIAN FLYSCH

NAPPES (PAVLOV HILLS, SOUTH MORAVIA)

JOSEF HAVÍØ

1,2

 and ZDENÌK STRÁNÍK

1

1

Czech Geological Survey, Leitnerova 22, 658 69 Brno, Czech Republic; havir@ipe.muni.cz; stranik@cgu.cz

2

Institute of Physics of the Earth, Masaryk University, Tvrdého 12, 602 00 Brno, Czech Republic

(Manuscript received September 23, 2002; accepted in revised form March 11, 2003)

Abstract: The paleostress analysis was applied at 16 sites in the Mesozoic limestones, which are tectonically incorpo-

rated into the Cretaceous and the Paleogene strata on the front of the West Carpathian flysch nappes (South Moravia,

Czech Republic). 25 solutions were obtained. These solutions can be divided into two groups. The first group represents

the paleostress field with predominantly NW-SE compression and NE-SW extension connected with the Early Neogene

movements of the Ždánice Nappe. The azimuth of eigenvector of acceptable 

σ

1

 axes varies from 97° up to 167°. This

variability can be explained by rotation of individual tectonic slices of the Ždánice Nappe during the movement of this

nappe. The different tectonic scales probably rotated in different directions (anticlockwise rotation in the case of some

scales, clockwise rotation in the case of others). The second group of solutions represents the paleostress field with NE-

SW compression and NW-SE extension.

Key words: Neogene, Outer Western Carpathians, Waschberg-Ždánice Belt, paleostresses.

Introduction

Tectonic movements are closely related to the orientations of

the  principal  stress  axes.  The  orientations  of  the  principal

stress axes can be computed by analysis of the orientations of

kinematic  indicators  on  activated  brittle  failures.  Similarly,

the  character  of  movements  along  the  significant  tectonic

structures could be determined from the known orientation of

the principal stress axes.

The paleostress analysis based on the investigation of the

fault striae data was carried out at 16 sites situated in the small

area (about 20 km

2

) of the Pavlov Hills region (South Mora-

via, Czech Republic). In this way, more detailed knowledge

about the character of the paleostress fields affecting this part

of the Outer Western Carpathians was obtained. The aim of

this article is to inform about the results of this analysis and to

contribute  to  better  knowledge  of  structural  and  paleostress

evolution within the outermost part of the junction area of the

Western Carpathians and Eastern Alps.

Geological and structural setting

The Pavlov Hills region is situated in the outermost part of

the outer units of the Carpathian flysch belt, near the front of

the  Waschberg-Ždánice  Belt  (Fig. 1).  The  tectonic  slices  of

the  Klentnice  Formation  (Oxfordian  to  Tithonian)  and  the

Ernstbrunn  Limestones  (Late  Tithonian–?Hauterivian,  see

Stráník  et  al.  1999)  form  the  N-S  to  NNE-SSW  orientated

klippen in this region. The Upper Cretaceous sediments of the

Klement Formation and the Pálava Formation were transgres-

sively deposited on the Ernstbrunn Limestones. The imbricat-

ed tectonic slivers of the Mesozoic sediments were detached

from the European Platform, tectonically transported and in-

corporated into the frontal zone of the Ždánice Nappe (Pícha

& Stráník 1999; Stráník et al. 1999). Originally, these Meso-

zoic sediments were deposited on the eastern slope of the Pav-

lov  carbonate  platform,  which  was  situated  on  the  western

margin of the Ždánice area (Eliᚠ& Eliášová 1986). The Low-

er Miocene sediments found between two tectonic slices in the

borehole Pavlov Hills-1 (Stráník et al. 1962) prove the Styrian

age of the origin of this imbricated structure, contemporane-

ous  with  the  final  stage  of  the  overthrust  of  the  Ždánice

Nappe.

The greater part of the Ždánice Nappe is formed by the Ter-

tiary sediments of the Nìmèice Formation (Middle Eocene to

Lower Oligocene in the studied region), the Menilitic Forma-

tion (Oligocene) and the Ždánice-Hustopeèe Formation (Ege-

rian) (Stráník et al. 1999).

The Ždánice Unit is thrust to the NW over the Neogene sed-

iments of the Carpathian Foredeep deposited on the SE margin

of  the  Bohemian  Massif.  In  the  northern  part  of  the  Pavlov

Hills region, the narrow tectonic slices of the Pouzdøany Unit

are developed in front of the Ždánice Nappe. The eastern part

of the Ždánice Unit is covered by the Neogene sediments of

the Vienna Basin. In the basement of the Vienna Basin, the

Ždánice Unit dips under the Magura Nappe.

The  Pavlov  Hills  region  is  affected  not  only  by  oblique

thrusts developed during the movements of nappes, but also

by  significant  strike-slip  shear  zones  and  oblique-slip  trans-

verse faults. The imbricated fabric of the Ždánice Unit is dis-

turbed by the NW-SE to E-W trending faults on the front of

background image

410                                                                                      HAVÍØ and STRÁNÍK

the West Carpathian flysch nappes. Significant displacement

is  supposed  also  along  the  N-S  oriented  faults  forming  the

eastern tectonic boundary of the klippen in the Pavlov Hills

region.  Sinistral  NNE-SSW  and  NE-SW  strike-slip  faults,

which  belong  to  the  Falkenstein-Mikulov  Fault  System,

bound the klippen Šibenièník and Svatý kopeèek in the south-

ern part of the Pavlov Hills region (Roth 1980; Stráník et al.

1999).  The  huge  strike-slip  movements  connected  with  the

Early to Middle Miocene formation of the Vienna pull-apart

basin  were  discussed  by  a  number  of  authors  (for  instance

Fodor  1995;  Hubatka  &  Krejèí  1996;  Roth  1980;  Royden

1985). These movements were connected with the Neogene

tectonic extrusion of the West Carpathian region from the Al-

pine domain to the NE accompanied by the counter-clockwise

rotation  of  the  extruded  blocks  (Decker  et  al.  1994;  Fodor

1991; Kováè 2000).

Methods

The paleostress analysis was based on study of fault striae

data. Slickolites were predominantly used as kinematic indi-

cators, other indicators (offsets of planar structures, crystal fi-

bres  etc.)  were  less  often  observed.  The  program  BRUTE3

(Hardcastle & Hills 1991) was used to calculate the orienta-

tions of the principal paleostresses. Only exceptionally, in the

Fig. 1. Geological scheme of the junction area of the Western Carpathians and Eastern Alps with the Pavlov Hills region marked (geolog-

ical map compiled and modified after Kodym et al. 1967 and Mahe¾ 1973).

background image

ORIENTATIONS OF PALEOSTRESSES IN LIMESTONES OF THE WEST CARPATHIAN FLYSCH                       411

Fig. 2. Example of solutions for heterogeneous data set and for homogeneous sub-sets at the Svatý kopeèek site (104) computed by pro-

gram BRUTE3 (Hardcastle & Hills 1991) — contoured diagrams of acceptable orientations of the principal stresses and diagram of the

“best” computed orientations of the principal stresses (Lambert projection, lower hemisphere). White circle — eigenvector of the all ac-

ceptable orientations of the 

σ

1

 axis; black circle — best solution of the 

σ

1

 axis; white square — eigenvector of all the acceptable orien-

tations of the 

σ

3

 axis; black square — best solution of the 

σ

3

 axis; N — number of acceptable solutions; great circles — fault planes

used for stress analysis; grey arrows — orientations of principal horizontal stresses (see text for more information).

background image

412                                                                                      HAVÍØ and STRÁNÍK

cases of less numerous data sets, the orientations of principal

stresses were estimated with the use of the graphical method

of Angelier & Mechler (1977).

The  program  BRUTE3  tests  all  possible  reduced  tensor

configurations (by selected increments) against analysed data

sets and chooses the acceptable tensors, which satisfy the lim-

its  (Hardcastle  &  Hills  1991).  The  first  tested  factor  is  the

maximum limit of 25° for angular difference 

θ

 between the

rake of maximum shear stress and the rake of measured stria-

tions.  Secondly,  the  value  of  the  shear  component  of  stress

was  compared  with  the  minimum  value  following  from  the

Coulomb criteria for the reactivated faults.

The reduced tensor has four degrees of freedom. Three an-

gular variables of the acceptable reduced tensor describe the

acceptable  orientations  of  the  principal  stress  axes.  Fourth

variable  is  the  shape  ratio 

φ 

defined  by  Angelier  (1975)  as

φ

=(

σ

2

–

σ

3

)/(

σ

1

–

σ

3

). The shape ratio was tested in the range

from 0.1 to 0.9, program BRUTE3 does not test the limit val-

ues 

φ

=0 and 

φ

=1.

The orientations of the principal stress axes of acceptable

tensors could be contoured to show the range of the accept-

able  results  (Fig. 2).  For  each  principal  axis  the  relevant

eigenvector of orientation matrix was computed as the aver-

age orientation. The mean value of the angular difference 

θ

between  the  rake  of  maximum  shear  stress  and  the  rake  of

measured striations was used as criteria for the selection of the

“best” solution. The “best” solutions are reduced tensors with

the least mean value of 

θ

.

The  contoured  diagrams  were  also  used  for  separation  of

heterogeneous data (Fig. 2). Solutions, which are acceptable

for any sub-set of data, are displayed in diagram. This con-

toured  diagram  shows  several  groups  of  possible  solutions.

Found possible solutions were used as a criterion for separa-

tion  of  data  by  the  program  SELECT  (Hardcastle  &  Hills

1991).

Computed orientations of principal paleostresses

25 solutions (see Table 1) based on the analyses of fault ge-

ometries were obtained at 16 sites in the Pavlov Hills region

(Fig. 3). 21 solutions were computed by program BRUTE3.

Four  solutions  were  determined  by  the  graphical  method  of

Angelier  &  Mechler  (1977).  Two  main  groups  of  solutions

were distinguished according to orientations of the principal

axes. These groups are the following:

1. group of predominantly NW-SE compression and/or NE-

SW extension;

2. group of NE-SW compression and NW-SE extension.

Predominantly NW-SE compression and/or NE-SW

extension

19 solutions of the analyses carried out at 12 sites shows

predominantly  NW-SE  compression  and  NE-SW  extension.

Most of these solutions have gently dipping 

σ

1

 and 

σ

3

 axes.

Computed solutions are represented by sub-horizontal 

σ

1

 axis

and steep 

σ

3

 axis only at two sites (sites 111 and 118).

Fig. 3. Geological scheme of the Pavlov Hills region (after Stráník

et al. 1999, modified and simplified) with marked studied sites (grey

circles).  White  arrows  show  computed  orientations  of  horizontal

principal stresses (see text for more information).

background image

ORIENTATIONS OF PALEOSTRESSES IN LIMESTONES OF THE WEST CARPATHIAN FLYSCH                       413

 

 

Site 

Solution 

Rock 

Stress tensor 

 

 

 

Method 

 

 

 

best solution 

  eigenvectors 

 

 

 

 

 

I

1

 

I

3

 

I

1

 

I

3

 

stress ratio 

 

101 

101A 

EL 

318/20 

216/28 

313/23 

219/8 

0.3-0.7 

BRUTE3 

 

101B 

EL 

180/10 

294/66 

161/15 

251/24 

0.1-0.4 

BRUTE3 

102 

102A 

EL, KF 

315/50 

47/2 

313/47 

46/2 

0.1-0.3 

BRUTE3 

103 

103A 

EL 

150/10 

60/0 

334/20 

71/9 

0.5-0.9 

BRUTE3 

104 

104A 

EL 

146/30 

238/2 

155/32 

63/3 

0.3-0.5 

BRUTE3 

 

104B 

EL 

50/0 

140/51 

226/5 

137/24 

0.1-0.4 

BRUTE3 

 

104C 

EL 

180/10 

90/0 

167/9 

263/5 

BRUTE3 

105 

105A 

EL 

310/10 

43/17 

130/0 

221/6 

0.1-0.4 

BRUTE3 

106 

106A 

EL 

110/0 

200/20 

292/1 

198/16 

0.1-0.3 

BRUTE3 

107 

107A 

EL 

326/30 

229/13 

321/31 

227/8 

0.5-0.8 

BRUTE3 

109 

109A 

EL 

30/50 

134/11 

31/57 

146/13 

0.7-0.9 

BRUTE3 

 

109B 

EL 

210/10 

110/45 

203/4 

108/47 

0.1-0.3 

BRUTE3 

111 

111A 

EL, KF 

280/10 

34/66 

277/3 

160/74 

BRUTE3 

 

111B 

EL, KF 

NW-SE 

NE-SW 

 

 

 

AM 

114 

114A 

EL 

280/60 

75/28 

276/52 

74/40 

BRUTE3 

 

114B 

EL 

293/30 

54/42 

300/40 

60/37 

BRUTE3 

116 

116A 

EL 

ESE-WNW 

NNE-SSW 

 

 

 

AM 

117 

117A 

EL 

42/44 

157/28 

34/30 

142/28 

BRUTE3 

 

117B 

EL 

NW-SE 

NE-SW 

 

 

 

AM 

118 

118A 

EL, KF 

340/10 

239/47 

334/10 

235/54 

BRUTE3 

 

118B 

EL, KF 

328/20 

228/34 

326/11 

204/57 

0.3-0.4 

BRUTE3 

 

118C 

EL, KF 

349/30 

230/40 

341/23 

233/36 

0.2-0.6 

BRUTE3 

 

118D 

EL, KF 

310/10 

219/47 

125/14 

225/35 

0.1-0.5 

BRUTE3 

 

118E 

EL, KF 

154/40 

267/25 

157/63 

240/3 

0.1-0.4 

BRUTE3 

 

118F 

EL 

NE-SW 

NW-SE 

 

 

 

AM 

 

Table  1:  Solutions  of  paleostress  analysis  computed  by  program  BRUTE3  (Hardcastle  &  Hills  1991)  or  determined  by  the  graphical

method of Angelier & Mechler (1977). EL — Ernstbrunn Limestone, KF — Klement Formation.

Mostly steep strike-slip or oblique-slip faults correspond to

the discussed orientation of the principal stresses. The sinistral

and  dextral  strike-slips  trend  NNW-SSE  to  NNE-SSW  and

NW-SE to E-W, respectively. There is significant variability

in the trend of the thrusts and oblique thrusts. Predominantly,

they are dipping to the E. At the Janišùv vrch site (118) N-S to

NNW-SSE  trending  oblique  normal  faults  were  also  mea-

sured.

In the cases of solutions determined by program BRUTE3,

the azimuth of eigenvector of acceptable 

σ

1

 axes varies from

97° up to 167° (Fig. 4). At sites 104 and 118 on the northern

margin of Svatý kopeèek and at site 111 near Soutìska, the

crossing of several fault structures used for the determination

of discussed paleostresses was observed.

At site 111 near Soutìska, the eastwards dipping thrusts of

Ernstbrunn  Limestones  over  the  sediments  of  the  Klement

Formation and the Pálava Formation were used for determina-

tion  of  orientation  of  paleostress  field  with  E-W  to  WNW-

ESE maximum compression. The thrusts are cut by younger

WSW-ENE oriented steep oblique thrusts which were active

under NW-SE compression.

At the Svatý kopeèek (104) and Janišùv vrch sites (118) the

duplex  fabric  of  the  Ernstbrunn  Limestone  was  observed

(Fig. 5). The duplex fabric originated between larger moder-

ately  dipping  faults,  which  were  repeatedly  reactivated

(strike-slips, oblique thrusts). At the Janišùv vrch site (118),

the tectonic planes bounding individual tectonic slices trend

E-W to NW-SE. Striations on these planes prove oblique-slip

movements. The resulting solutions show the sub-horizontal

σ

1

 axis oriented NW-SE or NNW-SSE and the 

σ

3

 axis dip-

ping towards SE or ESE. The dip of the 

σ

3

 axis is about 50° in

the  case  of  local  field  determined  from  duplexes  (solution

Fig. 4. Orientation of eigenvectors of the acceptable 

σ

1

 axes (max-

imum compression) and 

σ

3

 axes (maximum extension) determined

by program BRUTE3. Upper diagrams — point diagrams of ori-

entations of eigenvectors (Lambert projection, lower hemisphere);

lower  diagrams  —  histograms  of  strikes  of  eigenvectors  (fre-

quency of histograms is 10°).

background image

414                                                                                      HAVÍØ and STRÁNÍK

118A) and about 35° in the case of other solutions determined

from  the  large  thrusts  and  from  strike-slip  faults  (solutions

118B, 118C and 118D). Some oblique thrusts and strike-slip

faults are cut by the tectonic boundaries of duplexes. On the

other hand, some other thrusts and strike-slip faults cut the du-

plex  fabric.  These  facts  prove  the  activity  of  the  oblique

thrusts and strike-slip faults both before and after the forming

of the duplex fabric (Fig. 6). The azimuth of eigenvector of

acceptable 

σ

1

 axes varies from 125° up to 161°, in the case of

individual solutions from site 118. The faults older than duplex

fabric  correspond  mostly  to  the  NNW-SSE  orientation  of 

σ

1

axis, the faults younger than duplex fabric correspond mostly to

the  NW-SE  orientation  of 

σ

1

  axis.  At  the  Janišùv  vrch  site

(118), the youngest paleostress field (solution 118E) is repre-

sented by sub-horizontal NE-SW 

σ

3

 axis and steep 

σ

1

 axis.

Two solutions with different azimuth of the 

σ

1

 axes were

also determined at the Svatý kopeèek site (104). This azimuth

is 155° in the first case and 167° in the second case.

The discussed fact shows that paleostresses with the predom-

inantly  NW-SE  compression  and  NE-SW  extension  affected

the  Ernstbrunn  Limestone  in  the  Pavlov  Hills  region  during

more  than  one  stage  of  movements  along  faults.  Individual

stages probably passed each into other continuously. The dif-

ferences  between  solutions  representing  individual  stages  of

fault activity could be explained by one of two hypotheses:

— rotation of the principal paleostress axes be-

tween individual stages and change of the value of

principal stresses;

— rotation of faulted block of affected rocks be-

tween individual stages and change of the value of

principal stresses. The anticlockwise block rotation

is presumed by Fodor (1991, 1995) in the West Car-

pathian flysch nappes. The solutions determined at

site Janišùv vrch (118) show the possibility of the

clockwise rotation of the Svatý kopeèek block.

At Dívèí hrad site (114) situated on the northern

boundary of the Pavlov Hills region, the 

σ

1

 and 

σ

3

axes significantly dip to the NW and NE respective-

ly. Two similar solutions were determined from the

N-S oriented faults. The plunge of measured stria-

tions varies from 48° to 83°. On some fault planes

more than one striation was measured, different stri-

ations  correspond  to  different  dip  of  the  principal

paleostresses.  The  determined  orientation  of  the

principal paleostresses shows the significant north-

ward tilting at site 114 (Fig. 7). During the predom-

inantly  NW-SE  compression  and  NE-SW  exten-

sion,  the  block  rotation  around  the  probably

sub-horizontal E–W axis occurred. The value of the

angle of this rotation was probably about 20°–30°.

The  significant  dip  of  all  striations  could  be  ex-

plained by continuing rotation after the end of fault

movements  connected  with  the  NW-SE  compres-

sion.

The strike-slip faults and oblique thrusts used for

determination of the discussed paleostress dislocate

not  only  the  Ernstbrunn  Limestone,  but  also  the

overlaying Upper Cretaceous sediments of the Kle-

ment  Formation.  It  means  that  the  predominantly

Fig. 5. Scheme of the duplex fabric of the Ernstbrunn Limestone observed in

the  Svatý  kopeèek  quarry  (site  104).  Diagrams  (Lambert  projection,  lower

hemisphere) show measured orientations of planes bounding individual tectonic

horses (grat circles), arrows show sense of displacement. Striations on the tec-

tonic planes bounding individual horses (tectonic slices) prove oblique move-

ments along these planes (not dip-slip movements).

NW-SE  compression  could  be  active  after  the  Late  Creta-

ceous. In the Pavlov Hills 1 borehole, the tectonic slice of the

Lower Karpatian sediments were found (Stráník et al. 1962).

It proves the existence of Karpatian (or younger?) predomi-

nantly NW-SE compression.

NE-SW compression and NW-SE extension

In the case of five solutions, the maximum compression is

oriented NE-SW and maximum extension is oriented NW-SE.

The  E-W  trending  sinistral  and  N-S  to  NNE-SSW  trending

dextral strike-slips correspond to this orientation of principal

axes. At site Kotel (109), the fault population attributed to this

paleostress also contains NW-SE trending sinistral strike-slip

faults. The NE-SW compression and NW-SE extension was

found at sites situated both in the southern and northern parts

of the studied area. Individual faults which geometrically cor-

respond to this orientation of principal paleostresses were also

measured  at  some  other  sites.  It  shows  the  regional  signifi-

cance of this paleostress field. The NE-SW compression and

NW-SE extension affected the whole Pavlov Hills region. The

less frequent fault striae data corresponding to this paleostress

field could be explained by older age or smaller intensity of

this  paleostress  field  in  comparison  with  the  predominantly

NW-SE compression.

background image

ORIENTATIONS OF PALEOSTRESSES IN LIMESTONES OF THE WEST CARPATHIAN FLYSCH                       415

of  the  Carpathian  units  to  the  NE  (Kováè  2000;

Nemèok et al. 1998b). Thus the contact of the Bo-

hemian  Massif  and  the  Western  Carpathians  was

strongly  affected  by  the  lateral  movement  of  the

West  Carpathian  units.  During  the  Neogene  sinis-

tral  transpression,  the  Carpathian  flysch  nappes

were obliquely thrust onto the eastern margin of the

Bohemian  Massif.  The  last  movements  of  the

Ždánice Nappe terminated during the Karpatian in

the southern Moravia region (Kováè 2000).

The  Paleogene  and  the  Early  Neogene  WNW-

ESE  to  NNW-SSE  orientation  of  maximum  com-

pression  is  documented  from  the  junction  area  of

the Western Carpathians and Eastern Alps (for in-

stance Fodor 1991, 1995; Marko et al. 1995; Nem-

èok  et  al.  1998a;  Peresson  &  Decker  1997).  This

orientation corresponds well to the results discussed

in  this  article.  Paleostress  field  is  represented  by

predominantly  NW-SE  compression  and  NE-SW

extension was computed at a number of sites in the

Pavlov Hills region. The determined WNW-ESE to

NNW-SSE  compression  was  connected  with  the

nappe movements during the Oligocene–Early Mi-

ocene  transpression  in  the  westernmost  Car-

pathians. The Cenozoic NW-SE to NNW-SSE com-

pression significantly affected the eastern margin of

the  Bohemian  Massif.  For  instance,  the  Neogene

NW-SE compression was found at several sites on

the  south-eastern  margin  of  the  Nízký  Jeseník  re-

gion and in the Maleník block (Havíø 2002).

Fodor (1991, 1995) has supposed the stable N-S

orientation of maximum compression in the west-

ernmost Carpathians and easternmost Eastern Alps

during the Oligocene–Early Miocene and anticlock-

wise  block  rotation  which  affected  the  observed

faults. The blocks rotated in a broad zone affected

by sinistral transpression.

The rotation of the tectonic blocks should be tak-

en  into  account.  This  possible  rotation,  which  ac-

companied  the  movement  of  the  Ždánice  Nappe,

can explain the time and space variation of the ori-

entation of the principal stresses found in the Pav-

lov Hills region. The variability of the orientation of

individual  klippen  in  the  Pavlov  Hills  region  can

also  be  explained  by  this  rotation  (Stráník  et  al.

At the Kotel site (109) near the Klentnice, two different pa-

leostress fields with NE-SW compression and NW-SE exten-

sion were found. This fact shows that the Mesozoic blocks on

the front of the West Carpathian flysch nappes were probably

affected by the NE-SW compression and NW-SE extension

during more (at least two) different tectonic episodes.

The orientations of paleostresses in relation

to the tectonic development

While the collision started in the Alpine region already dur-

ing the Eocene, in the Carpathian region continuing subduc-

tion caused the Oligocene to Miocene large-scale movements

Fig. 6.  Scheme  of  relative  ages  of  paleostress  fields  at  the  Janišùv  vrch  site

(118).  Orientations  of  principal  stresses  are  computed  by  program  BRUTE3

(Hardcastle & Hills 1991) — solutions 118A, 118B, 118C, 118D and 118E —

or  determined  using  the  method  of  Angleier  &  Mechler  (1977)  —  solution

118F (Lambert projection, lower hemisphere). For symbols see Fig. 2 (see text

for more information).

1996). The different tectonic scales (or tectonic blocks) proba-

bly rotated in different directions. In the case of some blocks,

the anticlockwise rotation can be supposed, other blocks were

affected by clockwise rotation. The value of angle of the dis-

cussed rotation can be estimated as up to 40°.

During the Early Badenian the orientation of the principal

stresses was changed in the junction area of the Western Car-

pathians and Eastern Alps. After termination of nappe move-

ments, the maximum compression axis was turned to NNE-

SSW,  while  maximum  extension  was  WNW-ESE  (for

instance Fodor 1991, 1995; Marko et al. 1995; Nemèok et al.

1998a; Peresson & Decker 1997). This orientation of the prin-

cipal stresses was connected with transtensional regime. In the

Vienna Basin, the transtension is proved by the negative flow-

background image

416                                                                                      HAVÍØ and STRÁNÍK

er structures (Hubatka & Krejèí 1996). The NE-SW compres-

sion and NE-SW extension were also found at several sites in

the Pavlov Hills region. Some of these determined solutions

can  correspond  to  the  discussed  transtensional  regime.  But

two different solutions computed at site 109 show that the ex-

istence of an other (probably older) stress field with similar

orientation of the principal stresses also has be taken into ac-

count.

Conclusion

The results of paleostress analysis show that two paleostress

fields played dominant roles during Cenozoic tectonic devel-

opment in the Pavlov Hills region.

The first paleostress field is represented by predominantly

NW-SE compression and NE-SW extension. This paleostress

field is connected with the Early Neogene movements of the

Ždánice Nappe. The variability of the orientation of principal

stresses can be explained by rotation and tilting of individual

tectonic scales during movement of the nappe.

The  second  paleostress  field  is  characterized  by  NE-SW

compression and NW-SE extension. The field with this orien-

tation of the principal stresses affected the Mesozoic blocks

on  the  front  of  the  West  Carpathian  flysch  nappes  during

more  (at  least  two)  different  tectonic  stages.  One  (younger)

tectonic stage can correspond to the Badenian (or younger?)

transtensional regime.

References

Angelier  J.  1975:  Sur  l’analyse  de  mesures  recueillies  dans  des  sites

failllés:  L’utilité  d’une  confrontation  entre  les  méthodes  dy-

namiques et cinématiques. C. R. Acad. Sci. (Paris), 281, Sér. D, 23,

1805–1808.

Angelier J. & Mechler P. 1977: Sur une méthode graphique de recherche

des  contraintes  principales  également  utilisable  en  tectonique  et  en

séismologie: la méthode des diedres droits. Bull. Soc. Geól. France

7, 6, 1309–1318.

Decker K., Peresson H. & Faupl P. 1994: Die miozäne Tektonik der östli-

chen  Kalkalpen:  Kinematik,  Paläospannungen  und  Deformation-

saufteilung während der “lateralen Extrusion” der Zentralalpen.  Jb.

Geol. - B. A. 137, 1, 5–18.

EliᚠM. & Eliášová H. 1986: Elevation facies of the Malm in Moravia.

Geol. Zbor. Geol. Carpath. 37, 4, 533–550.

Fodor L. 1991: Evolution tectonique et paleo-champs de contraintes oli-

gocenes  a  quaternaires  de  la  zone  de  transition  Alpes  Orientales-

Carpathes  Occidentales:  formation  et  developpment  des  bassins  de

Vienne et Nord-Pannoniens. MS, PhD thesis. Paris.

Fodor  L.  1995:  From  transpression  to  transtension:  Oligocene–Miocene

structural evolution of the Vienna basin and the East Alpine-West-

ern Carpathian junction. Tectonophysics 242, 151–182.

Hardcastle K.C. & Hills L.S. 1991: BRUTE3 and SELECT: Quickbasic 4

programs for determination of stress tensor configuration and sepa-

ration  of  heterogeneous  populations  of  fault-slip  data.  Comp.  &

Geosci. 17, 1, 23–43.

Havíø J. 2002: Variscan and Post-Variscan paleostresses on the southeast-

ern margin of the Nízký Jeseník region (Czech Republic). Geolines,

14, 33–34.

Hubatka F. & Krejèí O. 1996: A contribution to the pull-apart theory of

the  origin  of  the  Vienna  Basin  based  on  an  analysis  of  geological

and  reflection-seismic  data.  Exploration  Geophysics,  Remote  Sens-

ing and Environment, III, 1, 2–4.

Kodym  O.,  Fusán  O.  &  Matìjka  A.  1967:  Geological  map  of  ÈSSR,

1:500,000. ÚÚG. Praha.

Kováè  M.  2000:  Geodynamic,  paleogeographic  and  structural  develop-

ment of the Carpathian-Pannonian region in Miocene. VEDA, Brat-

islava, 1–202 (in Slovak).

Mahe¾ M. (Ed.) 1973: Tectonic map of the Carpathian-Balkan mountain

system and adjacent areas 1:1,000,000. GUDŠ, Bratislava/UNESCO

Paris.

Marko F., Plašienka D. & Fodor L. 1995: Meso-Cenozoic tectonic stress

fields within the Alpine-Carpathian transition zone: a review. Geol.

Carpathica 46, 1, 19–27.

Nemèok  M.,  Hók  J.,  Kováè  P.,  Marko  F.,  Coward  M.P.,  Madaras  J.,

Houghton  J.J.  &  Bezák  V.  1998a:  Tertiary  extension  development

and extension/compression interplay in the West Carpathian moun-

tain belt. Tectonophysics 290, 137–167.

Nemèok M., Pospíšil L., Lexa J. & Donelick R.A. 1998b: Tertiary sub-

duction  and  slab  break-off  model  of  the  Carpathian-Pannonian  re-

gion. Tectonophysics 295, 307–340.

Peresson H. & Decker K. 1997: The Tertiary dynamics of the Northern

Eastern Alps (Austria): Changing paleostresses in a collisional plate

boundary. Tectonophysics 272, 125–157.

Pícha F.J. & Stráník Z. 1999: Late Cretaceous to early Miocene deposits

of the Carpathian foreland basin in southern Moravia. J. Earth Sci.

88, 479–495.

Roth Z. 1980: Western Carpathians — a Tertiary structure of the middle

Europe. Knih. Ústø. Úst. Geol. 55, 1–128 (in Czech).

Royden C. 1985: The Vienna Basin: a thin-skinned pull-apart basin. In:

Biddle K. & Christie-Blick N. (Eds.): Strike-slip deformation, basin

formation, and sedimentation. S.E.P.M., Spec. Publ., 37, 319–338.

Stráník Z., Bubík M., Èech S. & Švábenická L. 1996: The Upper Creta-

ceous in South Moravia. Vìst. Èes. Geol. Úst. 71, 1, 1–20.

Stráník Z., Ètyroký P. & Havlíèek P. 1999: Geological background of the

Pavlovské  vrchy  Hills.  Sbor.  Geol.  Vìd,  Geologie  49,  5–32  (in

Czech).

Stráník Z., Hanzlíková E. & EliᚠM. 1962: Report on geological research

of the Pavlov Hills, Part 2. MS, Ústø. Úst. Geol. Praha (in Czech).

Fig. 7. Orientations of principal stresses computed at the Dívèí hrad

site  (114)  (Lambert  projection,  lower  hemisphere)  and  scheme  of

orientation of striations on steep N–S trending faults. Plunge of stri-

ations  varies  due  to  northward  tilting  (see  text  for  more  informa-

tion). For other symbols see Fig. 2.