stringtranslate.com

Разделение штамма

В структурной геологии разделение деформации представляет собой распределение общей деформации, испытываемой в горной породе, области или регионе, с точки зрения различной интенсивности деформации и типа деформации (т. е. чистый сдвиг , простой сдвиг , расширение). [1] [2] [3] Этот процесс наблюдается в диапазоне масштабов, охватывающих масштаб зерна – кристалла до масштаба плиты – литосферы, и происходит как в режимах хрупкой, так и пластической деформации. [1] [2] Способ и интенсивность распределения деформации контролируются рядом факторов, перечисленных ниже. [2]

Факторы влияния

Все четыре из этих факторов ниже могут по отдельности или в сочетании способствовать распределению деформации. Поэтому каждый из этих факторов должен быть принят во внимание при анализе того, как и почему деформация разделяется: [2]

анизотропия, такая как существующие структуры, композиционное расслоение или плоскости спайности. Изотропные линии «разделяют взаимно ортогональные основные траектории с каждой стороны. В поле плоской деформации деформация равна нулю в изотропных точках и линиях, и их можно назвать нейтральными точками и нейтральными линиями». [4]
реология
граничные условия – геометрические и механические свойства и
Ориентация напряжения – критические углы, под которыми прикладывается напряжение. [1] [2] [3]

Подразделения

Разделение штаммов в литературе разнообразно и, по данным Американского геологического института, разделено на три подраздела:

суперпозиция отдельных компонентов деформации, которые создают конечную деформацию
накопление напряжений, вызванное влиянием составляющих горных пород и
индивидуальные механизмы деформации, которые способствуют созданию конечной деформации. [5]

Суперпозиция отдельных компонентов деформации

Суперпозиция отдельных компонентов деформации может быть выражена в тектоническом масштабе, включающем косые конвергентные границы и тектонические режимы транспрессии/транстенсии. [1]

Косые сходящиеся края

Блок-схема, иллюстрирующая распределение напряжений на косой конвергентной границе . Наклон конвергенции пластин (синие стрелки) вызывает компоненты напряжения, которые нормальны к границе (желтая стрелка) и параллельны границе (зеленая стрелка). Повышенные величины параллельной дуге компоненты вызывают горизонтальное перемещение (красные стрелки) между клином и упором. Адаптировано и изменено из Platt, 1993. [6]

Конвергентные границы, где угол субдукции наклонный , часто приводят к разделению деформации на компонент, параллельный дуге (обеспечиваемый сдвиговыми разломами или зонами сдвига), и компонент, нормальный дуге (обеспечиваемый надвиговыми разломами ). [6] [7] Это происходит как реакция на касательное напряжение, оказываемое на основание перекрывающей плиты, которое не перпендикулярно краю плиты. [6] [7] [8]

Фундаментальные факторы, контролирующие распределение напряжений в косых орогенах

Пример: Гималайский ороген

Гималаи — это расчлененный ороген , возникший в результате косой конвергенции между Индией и Азией. [9] Конвергенция между двумя массивами суши сохраняется и сегодня со скоростью 2 см/год. [9] Наклон конвергенции плит увеличивается по направлению к западной части орогена, тем самым вызывая большую величину расчленения напряжений в западных Гималаях, чем в центральных. [9]

Таблица ниже [8] показывает относительные скорости конвергенции Индии с Азией. Боковая изменчивость скорости между центральными и краевыми областями орогена предполагает, что деформация разделена из-за косой конвергенции. [8] [9]

Транспрессия и транстензия

Разделение деформации распространено в транспрессивных и транстензивных тектонических областях. [10] [11] Оба режима включают компонент чистого сдвига (транспрессия – компрессионный, транстензия – экстенсивный) и компонент простого сдвига. [3] [10] [11] Деформация может быть разделена развитием сброса-сдвига или зоны сдвига через активно деформирующийся регион. [10] [11]

Пример: Прибрежные горы Британской Колумбии

Береговые горы Британской Колумбии интерпретируются как транспрессионный ороген, который образовался в меловой период . [12] Косая субдукция вызвала развитие нескольких зон сдвига, которые простираются параллельно орогену. [12] Наличие этих зон сдвига предполагает, что напряжение разделено внутри берегового орогена, что привело к горизонтальному перемещению террейнов на несколько сотен километров параллельно орогену. [12]

Блок-схема, иллюстрирующая разницу между однородной и разделенной деформацией в транспрессивных и транстензивных тектонических режимах. Разделение деформации происходит посредством развития сдвиговой или сдвиговой зоны (показано красными стрелками) через активно деформирующийся регион (коричневый). Адаптация и модификация из (Teyssier et al., 1995; [10] Fossen, 2012; [3] Jones and Tanner, 1995; [1] Sanderson and Marchini, 1984 [13] )

Факторизация деформации

Факторизация деформации — это математический подход к количественной оценке и описанию изменений компонентов деформации с точки зрения интенсивности и распределения, которые создают конечную деформацию по всей деформированной области. [13] [14] [15] [16] Эта задача решается путем умножения матриц. [14] [15] На рисунке ниже представлено концептуальное представление того, что получается в результате факторизации деформации.

Концептуальная иллюстрация факторизации деформации. Это подчеркивает, как порядок суперпозиции чистых и простых компонентов сдвига создает различные геометрии, поскольку матричное умножение некоммутативно. Адаптация и модификации из Ramsay и Huber, 1983; [14] Ramsay и Huber, 1987 [15]

Влияние реологии горных пород

В масштабе зерна и кристалла распределение напряжений может происходить между минералами (или обломками и матрицей), что регулируется их реологическими контрастами. [2] [5] [17] [18] Составляющие минералы с различными реологическими свойствами в породе будут накапливать напряжения по-разному, тем самым вызывая механически предпочтительные структуры и ткани. [17] [18]

Пример

Упрощенная иллюстрация различных механизмов деформации, которые создают конечную деформацию. Ссылки на различные типы механизмов деформации получены из (Passchier and Trouw, 2005) [19]

Породы, содержащие некомпетентные (механически слабые) минералы, такие как слюды , и более компетентные (механически прочные) минералы, такие как кварц или полевые шпаты , могут образовывать структуру полосы сдвига. [17] [18] Некомпетентные минералы будут преимущественно образовывать C-поверхности, а компетентные минералы будут образовываться вдоль S-поверхностей. [17] [18]

Индивидуальные механизмы деформации

Разделение деформации также известно как процедура разложения общей деформации на отдельные механизмы деформации , которые позволяют учитывать деформацию. [14] Этот подход выполняется на основе геометрического анализа горных пород на уровне зерна – кристалла. [14] Разделение деформации механизмов деформации включает в себя те механизмы, которые происходят как одновременно, так и/или последовательно по мере развития тектонических условий, поскольку механизмы деформации являются функцией скорости деформации и условий давления и температуры. [14] [16] Выполнение такой процедуры важно для структурного и тектонического анализа, поскольку она обеспечивает параметры и ограничения для построения моделей деформации. [16] [20]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Джонс, Ричард; Таннер, П. В. Джефф (1995). «Распределение напряжений в зонах транспрессии». Журнал структурной геологии . 17 (6): 793–802. Bibcode : 1995JSG....17..793J. doi : 10.1016/0191-8141(94)00102-6.
  2. ^ abcdef Каррерас, Хорди; Косгроув, Джон; Другет, Елена (2013). «Разделение деформаций в полосчатых и/или анизотропных породах: последствия для вывода тектонических режимов». Журнал структурной геологии . 50 : 7–21. Bibcode : 2013JSG....50....7C. doi : 10.1016/j.jsg.2012.12.003.
  3. ^ abcd Фоссен, Хокон (2012). Структурная геология . Нью-Йорк, США: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-51664-8.
  4. ^ Жан-Пьер Брун (1983) «Изотропные точки и линии в полях деформации», Журнал структурной геологии 5(3):321–7
  5. ^ ab Neuendorf, Kaus; Mehl, James; Jackson, Julia (2005). Glossary of Geology (5-е изд.). Александрия, Вирджиния, США: Американский геологический институт. ISBN 978-0-922152-76-6.
  6. ^ abcdef Platt, JP (1993). «Механика косой конвергенции». Журнал геофизических исследований . 98 (B9): 16, 239–16, 256. Bibcode : 1993JGR....9816239P. doi : 10.1029/93JB00888.
  7. ^ abcde McCaffrey, Robert (1992). «Наклонная конвергенция плит, векторы скольжения и деформация преддуги». Журнал геофизических исследований . 97 (B6): 8905–8915. Bibcode : 1992JGR....97.8905M. doi : 10.1029/92JB00483.
  8. ^ abc Syron, Richard; Taylor, Michaeal; Murphy, Michael (2011). «Косая конвергенция, дуго-параллельное расширение и роль сдвиговых разломов в Высоких Гималаях». Geosphere . 7 (2): 582–596. Bibcode :2011Geosp...7..582S. doi : 10.1130/GES00606.1 .
  9. ^ abcd Murphy, MA; Taylor, MH; Gosse, J.; Silver, RP; Whipp, DM; Beaumont, C. (2014). «Предел распределения напряжений в Гималаях, отмеченный крупными землетрясениями в западном Непале». Nature Geoscience . 7 (1): 38–42. Bibcode :2014NatGe...7...38M. doi :10.1038/NGEO2017.
  10. ^ abcd Тейссье, Кристиан; Тикофф, Бэзил; Маркли, Мишель (1995). "Наклонное движение плит и континентальная тектоника". Геология . 23 (5): 447. Bibcode :1995Geo....23..447T. doi :10.1130/0091-7613(1995)023<0447:OPMACT>2.3.CO;2.
  11. ^ abc Фоссен, Хокон; Тикофф, Василий; Тейсье, Кристиан (1994). «Деформационное моделирование транспрессионной и транстенсионной деформации» (PDF) . Норск Геологиск Тидсскрифт . 74 : 134–145.
  12. ^ abc Chardon, Dominique; Andronicos, Christopher; Hollister, Lincoln (1999). "Крупномасштабные транспрессивные сдвиговые зоны и смещения в пределах магматических дуг: прибрежный плутонический комплекс, Британская Колумбия". Тектоника . 18 (2): 278–292. Bibcode : 1999Tecto..18..278C. doi : 10.1029/1998TC900035 .
  13. ^ ab Sanderson, David; Marchini, WRD (1984). "Транспрессия". Журнал структурной геологии . 6 (5): 449–458. Bibcode : 1984JSG.....6..449S. doi : 10.1016/0191-8141(84)90058-0.
  14. ^ abcdef Рэмси, Джон; Хубер, Мартин (1983). Методы современной структурной геологии. Том 1: Анализ напряжений . Лондон: Academic Press. ISBN 978-0-12-576901-3.
  15. ^ abc Рэмси, Джон; Хубер, Мартин (1987). Методы современной структурной геологии. Том 2: Складки и разломы . Лондон: Academic Press. ISBN 978-0-12-576902-0.
  16. ^ abc Эванс, Марк; Данн, Уильям (1991). «Факторизация деформации и разделение в надвиговом покрове Северных гор, Центральные Аппалачи, США». Журнал структурной геологии . 13 (1): 21–35. Bibcode : 1991JSG....13...21E. doi : 10.1016/0191-8141(91)90098-4.
  17. ^ abcd Гудвин, Лорел; Тикофф, Бэзил (2002). «Контраст компетенций, кинематика и развитие фолиаций и линейчатостей в коре». Журнал структурной геологии . 24 (6–7): 1065–1085. Bibcode : 2002JSG....24.1065G. doi : 10.1016/S0191-8141(01)00092-X.
  18. ^ abcd Мичибаяси, Кацуёси; Мураками, Масами (2007). «Развитие скола полосы сдвига в результате разделения напряжений». Журнал структурной геологии . 29 (6): 1070–1082. Bibcode :2007JSG....29.1070M. doi :10.1016/j.jsg.2007.02.003. hdl : 10297/508 .
  19. ^ Пасшире, Сис; Трау, Рудольф (2005). Микротектоника (5-е изд.). Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-3-540-64003-5.
  20. ^ Митра, Шанкар (1976). «Количественное исследование механизмов деформации и конечной деформации в кварцитах». Вклад в минералогию и петрологию . 59 (2): 203–226. Bibcode : 1976CoMP...59..203M. doi : 10.1007/BF00371309.