Понимание формирования и классификации ошибок в геологии

В этой статье рассматриваются фундаментальные концепции механики неисправностей, классификация неисправностей на основе движения и геометрии и факторы, которые контролируют их образование. Независимо от того, являетесь ли вы студентом, готовящимся к экзамену, или профессионалом, пересматривающим структурную геологию, представленный здесь материал обеспечивает тщательный, авторитетный обзор, основанный на принципах механики горных пород и тектоники плит .

В чем же ошибка?

Неисправность — это плоский перелом или разрыв в объеме породы, по которой произошло значительное смещение из-за тектонического напряжения . В отличие от сустава, который представляет собой перелом без заметного движения, неисправность учитывает относительное движение между двумя блоками породы, которые он разделяет. плоскость разлома — это поверхность, вдоль которой происходит скольжение, и ее ориентация описывается ударом (направление компаса горизонтальной линии на плоскости) и отклонением (угол, под которым плоскость наклоняется от горизонтали).

Два блока по обе стороны от разлома имеют конкретные названия. Блок над плоскостью разлома — это висящая стена, а блок ниже — стена . Эти термины возникли при майнинге: шахтеры шли по стене и вешали свои фонари с висящей стены. Продвигается ли висящая стена вверх или вниз относительно стенки, определяет, нормальный ли разлом или обратный.

Механика формирования ошибок

Стресс и напряжение в земной коре

Разломы являются реакцией на напряжение — сила на единицу площади — приложены к скалам. Три основных типа напряжения в структурной геологии являются напряжёнными (растягивание), компрессионными (сдвиг вместе) и сдвиговыми (скольжение мимо)] скалами деформируются под напряжением через эластичный штамм (восстанавливаемый), пластичный деформатор (постоянный изгиб или поток) или хрупкий перелом (разрыв). Разломы обычно образуются, когда хрупкая деформация происходит на небольших глубинах (обычно менее 10-15 км), где температуры и давления достаточно низки, чтобы позволить камням разрываться, а не течь. Глубже в

Три типа тектонических сил

Тектонические силы возникают из движения плит. Взаимодействие плит производит три фундаментальных режима силы:

• Тензионные силы (расширенная тектоника): Разрыв пород, как правило, на расходящихся границах плит (например, срединно-океанических хребтов, континентальных разломов). Этот режим производит нормальные разломы.
• Силы сжатия (Компрессионная тектоника): Сталкивание камней вместе, как на сходящихся границах плит (например, горные пояса, такие как Гималаи). Этот режим дает обратные разломы и разломы сжатия .
• Силы сдвига (Тектоника скольжения удара): Причинение камней горизонтальному скользящему мимо друг друга на границах плит преобразования (например, разлом Сан-Андреас). Этот режим создает разломы скольжения удара .

Классификация ошибок

Геологи классифицируют разломы прежде всего по направлению относительного движения по плоскости разлома. Основные категории — нормальные, обратные, ударно-скользящие и косые разломы. Каждый тип имеет четкие геометрические и кинематические характеристики, раскрывающие характер образовавших их напряжений и их тектоническую настройку.

Нормальные ошибки

Нормальные неисправности образуются под напряжением расширения, где земная кора раздвигается. В этих неисправностях висящая стенка движется вниз относительно стенки. плоскость неисправности обычно падает под углом от 45° до 70°. Когда ряд нормальных неисправностей падает в одном направлении, они создают полуграбены ; когда они опускаются друг к другу, они производят грабены (рифтовые долины) и Хорстс (поднятые блоки). Эти особенности являются классическими признаками расширения коры.

Известные примеры включают в себя Провинция бассейна и хребта на западе Соединенных Штатов и Восточноафриканская рифтовая система. Нормальные разломы часто вызывают умеренные землетрясения и значительно влияют на модели осадочных работ в рифтовых бассейнах, что может повлиять на накопление и улавливание углеводородов.

Основные характеристики нормальных неисправностей:

• Размещение расширения коры, позволяя висячей стене скользить вниз.
• Создавайте топографические функции, такие как шрамы и наклонные блоки неисправностей.
• Может быть, он (она) будет (она) скатываться (на глубину) и сплющиваться (на поверхности) отрыва.
• Обычно в крупных рифтовых системах протяженность превышает 100 км.
• Контроль за развитием бассейна и влияние на пути миграции подземных вод и углеводородов.

Обратные и торможные ошибки

Обратные неисправности образуются при компрессионном напряжении, когда кора сжимается и укорачивается. Висячая стенка движется вверх относительно подножной стенки. Если плоскость неисправности падает под углом более крутом, чем 45°, она называется обратным разломом ; если она опускается менее чем на 45°, это разлом тяги . Разломы тяги могут иметь очень низкие углы (иногда до 10°), что позволяет большой горизонтальный транспорт листов породы, называемый наппес.

Тяготные и обратные разломы характерны для поясов сгиба и тяги, которые образуются на сходящихся границах плит, таких как канадские Скалистые горы, Аппалачи и Гималаи. Эти разломы часто дублируют стратиграфические последовательности, что имеет решающее значение для понимания горного строительства и для улавливания нефти и газа.

Основные характеристики разломов реверса и тяги:

• Укоротите и утолстите корку, подтолкнув висящую стену над стенкой.
• Часто возникают крупные разрушительные землетрясения, такие как землетрясение в Горкхе в Непале в 2015 году.
• В этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае, в этом случае,
• Может транспортировать каменные единицы на десятки километров по горизонтали над более старыми слоями.
• Часто связаны с метаморфизмом и процессами горного строительства.

Неисправности Strike-Slip

Разломы скольжения удара отличаются плоскостями с почти вертикальным разломом и преимущественно горизонтальным движением. Два блока скольжения боково проходят друг мимо друга. Геологи классифицируют разломы скольжения удара как правостороннее (декстральное) или левостороннее (синистральное) основанное на относительном движении противоположного блока. Если блок по разлому перемещается вправо, то он правостороннее; если влево, то левостороннее.

Сан-Андреасская впадина в Калифорнии является самой известной правосторонней впадиной в скольжение, отмечающей границу между Тихоокеанской и Североамериканской плитами. Другие крупные впадины в скольжение включают в себя Северо-Анатолийскую впадину в Турции и Альпийскую впадину в Новой Зеландии.

Наклонные разломы обычно образуются в переходных тектонических режимах или сложных пограничных зонах плит, где взаимодействуют несколько сил. Например, переходные зоны вдоль системы разлома Сан-Андреас или Поперечные диапазоны Калифорнии демонстрируют наклонные разломы. Наклонные разломы могут объединять нормальные и ударно-скользящие компоненты (транстенсиональные) или обратные и ударно-скользящие компоненты (транспрессионные), что приводит к различным деформационным паттернам и ландшафтным особенностям.

Анатомия ошибки

За пределами простой плоскости разломов разломы представляют собой сложные зоны с отличительными внутренними структурами и окружающими повреждениями.Понимание анатомии зон разломов имеет важное значение для интерпретации их истории и механического поведения.

• Ядро разлома: Центральная, наиболее сильно деформированная зона, где происходит наибольшее смещение. Часто содержит гуж, мелкозернистый, богатый глиной материал, образованный шлифованием и фрезерованием пород при скольжении разлома, и брекчия, который состоит из угловых фрагментов породы, сцементированных вместе.
• Зона повреждения: Область, окружающая ядро разлома, характеризуется повышенной плотностью разрушения и незначительной деформацией. Эта зона может простираться на несколько метров до сотен метров от разлома и влияет на поток жидкости и механические свойства.
• Слиценсайды: Поляки и поперечные поверхности на плоскости разлома, создаваемые фрикционным скольжением.Направление полосок даёт подсказки о направлении скольжения.
• Винтовые скобы: Топографические ступени или скалы, образованные вертикальным смещением по разлому.Эти отскоки особенно заметны в молодых или активных системах разломов и обеспечивают видимые доказательства движения разлома.

Зоны разломов сильно различаются по ширине, от миллиметров до нескольких метров или даже километров, в зависимости от общего смещения и типа породы.Старые зоны разломов могут быть реактивированы новыми полями напряжения, которые могут перепечатывать предыдущие индикаторы скольжения и создавать сложные структурные связи.

Факторы, влияющие на формирование ошибок

Формирование, геометрия и стиль разломов зависят от множества взаимосвязанных геологических и экологических факторов, которые контролируют, как горные породы реагируют на тектоническое напряжение и диктуют, образуются ли разломы, их ориентацию и их механическое поведение.

• Тип породы и прочность:] Хрупкие, сильные породы, такие как гранит и кварцит, предпочитают дискретные плоскости разломов с угловой брекцией. Напротив, слабые или пластичные породы, такие как сланец, соль или осадки под избыточным давлением, могут деформироваться путем протокового потока или образовывать распределенные зоны сдвига, а не резкие разломы.
• Температура и давление: Увеличение глубины приводит к повышению температур и давления, что способствует деформации протоков. Граница между хрупким и проточным поведением, известная как хрупко-проточным переходом, обычно происходит на глубине около 10-15 км в коре и контролирует глубину зарождения землетрясений.
• Жидкое давление: Повышенное давление поровой жидкости снижает эффективное нормальное напряжение на плоскостях разломов, снижая трение и облегчая скольжение при более низких напряжениях сдвига. Изменения давления жидкости имеют решающее значение в таких процессах, как индуцированная сейсмичность, где человеческая деятельность, такая как впрыск сточных вод или гидравлический разрыв, может вызвать землетрясения путем изменения подповерхностного давления.
• Предсуществующие структуры: Существующие геологические структуры, такие как плоскости постельных принадлежностей, лиственные или более старые разломы, служат зонами слабости, которые локализуют новые разломы.Реактивация древних разломных зон распространена, особенно в интраплатажных областях, далеких от активных границ плит.
• Скорость деформации также влияет на поведение неисправностей. Быстрые скорости деформации, как правило, приводят к хрупкому отказу и неисправности, в то время как медленные скорости позволяют камням деформироваться пластично. Активные орогенные пояса часто испытывают более высокие скорости деформации, чем стабильные кратонные области.