Разломные выбоины — это тип разломной породы, который лучше всего определяется размером зерен. Он обнаружен в виде несвязной разломной породы (порода, которую можно расколоть на составные гранулы на нынешнем обнажении только с помощью пальцев или перочинного ножа), с менее чем 30% обломков >2 мм в диаметре. [1] Разломные пробоины образуются в приповерхностных зонах разломов с хрупкими механизмами деформации. Существует несколько свойств разломов, которые влияют на их прочность, включая состав, содержание воды, толщину, температуру и условия скорости деформации разлома.
Разломы образуются в результате локализации напряжений внутри зон разломов в хрупких условиях вблизи поверхности Земли. [2] Измельчение и фрезерование с двух сторон разлома , движущихся вдоль друг друга, приводит к уменьшению размера зерен и фрагментации. Во-первых, разломная брекчия будет формироваться с более фрагментарным материалом, и при продолжающемся измельчении порода превратится в разломную полость с меньшим количеством и меньшими фрагментами, усиливая взаимодействие жидкости с породой, изменяя некоторые минералы и производя глину. Как скорость, так и характер скольжения в зоне разлома, а также доступные флюиды могут определять образование различных разновидностей разломных пород. [2]
Образование разломов определяется напряженными условиями в земной коре. Давление поровой жидкости в породе может значительно снизить напряжение, необходимое для возникновения разломов, за счет уменьшения эффективного нормального напряжения. [3] Формирование разломов может снизить проницаемость породы за счет образования глинистых минералов, что приведет к более высокому давлению поровой жидкости в локализованной зоне и к локализации скольжения внутри пропахивания. [3]
Катакластическая деформация является одним из основных способов образования разломов, поскольку разломы являются распространенным продуктом катаклаза в условиях низкого давления и температуры. [4] Это зависит от трения и считается механизмом хрупкой деформации. [4] Для дальнейшего пояснения, катаклаз включает в себя грануляцию зерен вследствие как хрупкого разрушения, так и вращения твердого тела, где вращение твердого тела происходит, когда минеральные зерна демонстрируют вращение в соответствии с направлением сдвига в плоскости разлома. [4] Соответствующая интенсивность катаклаза проявляется в уменьшении среднего размера зерен. [4] Кроме того, развитие разломов может также сопровождаться ухудшением сортировки. [4]
Породы разломов можно классифицировать по их текстуре, хотя подразделения часто носят постепенный характер. Согласно схеме классификации, предложенной Сибсоном, разломы определяются как несвязные разломы с хаотично ориентированной структурой и менее чем 30% видимых фрагментов, составляющих породу. [2] Несвязная порода разлома с более чем 30% фрагментов представляет собой разломную брекчию, а связные породы разлома относятся либо к серии катаклазита (нерассланцованная), либо к серии милонита (рассланцеванная). [2] Позже это было изменено, чтобы включить слоистый катаклазит. [5] Эта схема классификации была дополнительно упрощена для облегчения классификации в полевых условиях. Он определил, что разломы содержат менее 30% обломков размером > 2 мм и обнаруживаются в виде несвязной разломной породы на нынешнем обнажении. [1] На основе этой схемы классификации разломные брекчии могут подразделяться (на хаотичные, мозаичные и потрескивающие брекчии). Такое подразделение позволяет разломным брекчиям быть расслоенными или неслоистыми, связными или несвязными, а также содержать мелкозернистую матрицу, небольшие обломки и даже кристаллический цемент в различных пропорциях. [1]
Прочность прорези зависит от ее состава, содержания воды, толщины, температуры, и на нее могут легко влиять любые изменения эффективного нормального напряжения и скорости скольжения. Все эти параметры влияют на коэффициент трения .
Закон Байерли используется для описания силы трения камня. [6] Оно заключается в следующем:
Состав будет влиять на поведение скольжения разлома. Высокая прочность на трение связана с составом с высоким содержанием прочных минералов, таких как кварц и полевой шпат. [7] Состав и концентрация глинистых минералов будут влиять на поведение разломов в хрупкой корке. Пробоины, в которых преобладают глинистые минералы (монтмориллонит, иллит и хлорит), значительно слабее. Те, у кого высокая концентрация монтмориллонита, значительно слабее, чем те, у которых в составе много хлорита или иллита. [7]
Состав также влияет на проницаемость выемки. Это важный параметр, контролирующий механику разрушения и фрикционную устойчивость. Наличие воды снижает сопротивление трения между зернами слоистых минералов [8] . Кроме того, проницаемость до сдвига обычно выше, чем после деформации. Однако влияние сдвига варьируется в зависимости от состава. [7] Например, в случае монтмориллонита или иллита наблюдается резкое снижение проницаемости после сдвига. Однако в случае таких минералов, как хлорит, более высокая проницаемость будет сохраняться даже после сдвига. [7] Поскольку кристаллы хлорита образуются при более высоком давлении и температуре, они, скорее всего, останутся в виде более крупных агрегатов в зонах сдвига по сравнению с меньшим размером зерен монтмориллонита или иллита, что объясняет, почему проницаемость страдает меньше. [7] Разломы, богатые хлоритом и кварцем, сохраняют свою высокую проницаемость на значительной глубине. [7] С другой стороны, выбоины разломов с низкой проницаемостью, такие как выбоины с высоким содержанием глинистых минералов, более восприимчивы к развитию высокого порового давления, поскольку поток жидкости не может диффундировать.
Толщина пропахивания со временем увеличивается по мере накопления сдвигов вдоль разлома. Большая мощность разломов связана с более высокими степенями давления поровой жидкости. [3]
Как упоминалось ранее, сопротивление трения строжки может меняться при изменении температуры. Однако его эффект различается в зависимости от минерального состава. Например, в случае кварцевых строжек повышение температуры, скорее всего, уменьшит коэффициент трения, а снижение температуры приведет к увеличению коэффициента трения. [9]
Разлом Бонита: этот обычный разлом, обнаруженный в Нью-Мексико, недалеко от Тукумкари, также является примером кварцевой выемки. Его выбоина находится в песчанике Меса-Рики, в пределах 40 м от контакта с разломом. Этот разлом также имеет множество побочных разломов и сдвиговых трещин в зоне разлома (шириной 60 м) [4].
Ураганный разлом : этот разлом находится в Пинтуре, штат Юта, с выемкой, обнаруженной в песчанике Коконино. Это еще один пример кварцевой строжки. [4]
Разлом Нодзима : этот разлом образовал тонкие колеблющиеся слои псевдотахилитаи мелкие разломы в граните на глубине 3 км . [10]
Разлом Сан-Андреас : Состоит из двух активных зон сдвига : юго-западной зоны деформации и центральной зоны деформации. В Обсерватории разлома Сан-Андреас на глубине (SAFOD) они в основном состоят из серпентинитовых порфирокластов и осадочных пород среди богатой магнием глинистой матрицы . Сапонит , коррезит, кварц и полевые шпаты слагают юго-западную деформирующую зону. Сапонит , кварц и кальцит слагают центральную деформирующую зону. [10]
Надвиг Мадди-Маунтин: Этот разлом расположен на юго-востоке Невады, США, и представляет собой десятки километров перемещения в приповерхностных или приземных условиях. [11] Разрыв содержит менее 30% фрагментов доломита висячей стенки и обломков песчаника предгорья в желтоватой совокупной матрице с зернистой или слоистой текстурой. [11] [12]
