stringtranslate.com

Разлом (геология)

Спутниковый снимок разлома в пустыне Такла-Макан . Два цветных гребня (внизу слева и вверху справа) раньше образовывали единую непрерывную линию, но были разделены движением вдоль разлома.

В геологии разлом — это плоская трещина или разрыв в объеме горной породы , поперек которого произошло значительное смещение в результате движения горной массы. Крупные разломы в земной коре возникают в результате действия тектонических сил плит , причем самые крупные из них образуют границы между плитами, например, меганадвиговые разломы зон субдукции или трансформные разломы . [1] Энергевыделение, связанное с быстрым движением по активным разломам , является причиной большинства землетрясений . Разломы также могут смещаться медленно, в результате асейсмической ползучести . [2]

Плоскость разлома — это плоскость , которая представляет собой поверхность разлома. След разлома или линия разлома — это место, где разлом можно увидеть или нанести на карту на поверхности. След разлома также представляет собой линию, обычно наносимую на геологические карты для обозначения разлома. [3] [4]

Зона разлома представляет собой группу параллельных разломов. [5] [6] Однако этот термин также используется для зоны измельченной породы вдоль одного разлома. [7] Длительное движение вдоль близко расположенных разломов может стереть разницу, поскольку порода между разломами преобразуется в линзы породы, ограниченные разломами, а затем постепенно разрушается. [8]

Механизмы разломов

Обычный разлом в формации Ла-Эррадура , Морро-Солар , Перу. Светлый слой камня показывает смещение. Вторая нормальная неисправность находится справа.

Из-за трения и жесткости составляющих пород две стороны разлома не всегда могут легко скользить или обтекать друг друга, и поэтому иногда все движение прекращается. Области повышенного трения вдоль плоскости разлома, где он блокируется, называются неровностями . Напряжение нарастает, когда разлом блокируется, и когда оно достигает уровня, превышающего порог прочности , разлом разрывается, и накопленная энергия деформации высвобождается частично в виде сейсмических волн , образуя землетрясение . [2]

Деформация возникает накопительно или мгновенно, в зависимости от жидкого состояния породы; пластичная нижняя кора и мантия постепенно накапливают деформацию посредством сдвига , тогда как хрупкая верхняя кора реагирует разрушением – мгновенным сбросом напряжений – что приводит к движению вдоль разлома. [9] Разлом в пластичных породах также может мгновенно исчезнуть, если скорость деформации слишком велика.

Скольжение, подъем, бросок

Ошибка в Марокко . Плоскость разлома — это круто падающая влево линия в центре фотографии, которая представляет собой плоскость, вдоль которой слои горных пород слева сместились вниз относительно слоев справа от разлома.
Нормальный разлом и складки сопротивления (восточные склоны гор Бигхорн, Вайоминг, США)

Сдвиг определяется как относительное перемещение геологических объектов, присутствующих по обе стороны плоскости разлома. Ощущение скольжения разлома определяется как относительное движение породы на каждой стороне разлома относительно другой стороны. [10] При измерении горизонтального или вертикального разделения бросок разлома представляет собой вертикальную составляющую разделения, а подъем разлома - это горизонтальную составляющую, как в случае «Взброс и подъем». [11]

Микродефект с указанием места прокола (диаметр монеты 18 мм (0,71 дюйма))

Вектор сдвига можно качественно оценить, изучая любые складки пластов, которые могут быть видны по обе стороны от разлома. [12] Складчатость — это зона складчатости вблизи разлома, которая, вероятно, возникает из-за сопротивления трения движению по разлому. [13] Направление и величину подъема и броска можно измерить только путем нахождения общих точек пересечения по обе стороны от разлома (так называемых точек прокола ). На практике обычно можно определить только направление скольжения разломов и приблизительное значение вектора качки и броска.

Подвесная стена и стена для ног

Две стороны невертикального разлома известны как висячая стена и подошва . Висячая стенка располагается над плоскостью разлома, а подошвенная – под ней. [14] Эта терминология пришла из горного дела: при разработке таблитчатого рудного тела горняк стоял под ногами, а висячая стена над ним. [15] Эти термины важны для различения различных типов провалов и сдвигов: взбросов и нормальных разломов. При взбросе висячая стенка смещается вверх, а при нормальном разломе висячая стенка смещается вниз. Различие между этими двумя типами разломов важно для определения напряженного режима движения разломов.

Типы неисправностей

Разломы в основном классифицируются по углу, который плоскость разлома составляет с земной поверхностью, известному как падение , и направлению скольжения вдоль плоскости разлома. [16] В зависимости от направления скольжения неисправности можно разделить на следующие категории:

Сдвиги

Схематическая иллюстрация двух типов сдвиговых разломов, вид сверху.

В сдвиговом разломе (также известном как сдвиговый разлом , разрывной разлом или транстоковый разлом ) [17] поверхность разлома (плоскость) обычно почти вертикальна, а подошва перемещается в латеральном направлении либо влево, либо вправо с очень небольшим вертикальным движением. Сдвиги с левосторонним движением также известны как левосторонние разломы, а правосторонние — как правосторонние . [18] Каждый из них определяется направлением движения земли, которое видит наблюдатель на противоположной стороне разлома.

Особым классом сдвигов являются трансформные разломы , образующие границу плиты . Этот класс связан со смещением в центре распространения , например срединно-океаническом хребте , или, что реже, в пределах континентальной литосферы , например, в трансформе Мертвого моря на Ближнем Востоке или в Альпийском разломе в Новой Зеландии. Трансформные разломы также называют «консервативными» границами плит, поскольку литосфера не создается и не разрушается.

Разломы падения и скольжения

Нормальные разломы в Испании, между которыми слои горных пород соскользнули вниз (в центре фото)

Падение-скольжение может быть как нормальным (« экстенсиональным »), так и обратным .

Иллюстрация поперечного разреза нормальных и обратных сдвигов.

При нормальном разломе висячая стенка перемещается вниз относительно подошвы. Сброшенный блок между двумя сбросами, падающими навстречу друг другу, представляет собой грабен . Поднятый блок между двумя отклоняющимися друг от друга сбросами – это горст . Наклон большинства нормальных разломов составляет не менее 60 градусов, но некоторые нормальные разломы имеют наклон менее 45 градусов. [19] Пологие сбросы регионального тектонического значения могут быть отнесены к отрывным разломам .

Взброс является противоположностью нормального разлома: висячая стенка перемещается вверх относительно подошвы . Взбросы указывают на сжатие земной коры. Терминология «нормальный» и «обратный» пришла из угольной промышленности в Англии, где нормальные разломы являются наиболее распространенными. [20]

Надвиг имеет такое же направление движения , как и взброс, но с падением плоскости разлома менее 45°. [21] [22] Надвиги обычно образуют пандусы, равнины и складки разломов (висячая стенка и подошва).

Участок висячей стенки или подошвенной стенки, где надвиг образовался вдоль относительно слабой плоскости напластования, известен как равнина, а участок, где надвиг прорезает стратиграфическую последовательность вверх, известен как пандус . [23] Обычно надвиги движутся внутри пластов, образуя равнины и поднимаясь вверх по участкам с пандусами. В результате плоскость висячей стены (или ее часть) лежит на склоне подошвы стены, как показано на диаграмме складок изгиба разлома.

Складки разломов образуются в результате движения висячей стенки по неплоской поверхности разлома и связаны как с разломами растяжения, так и с надвигами.

Разломы могут быть реактивированы позднее с движением в направлении, противоположном первоначальному движению (инверсия разломов). Таким образом, нормальная неисправность может стать обратной неисправностью и наоборот.

В крупных надвиговых поясах надвиги образуют покровы и клиппы . Зоны субдукции представляют собой особый класс надвигов, образующих крупнейшие разломы на Земле и вызывающих сильнейшие землетрясения.

Косо-сдвиговые разломы

Косой сдвиг

Разлом, который имеет компонент падения-сдвиг и компонент сдвигов, называется косо-сдвиговым разломом . Почти все разломы содержат как сдвиговые, так и сдвиговые компоненты; следовательно, определение разлома как наклонного требует, чтобы компоненты падения и простирания были измеримыми и значительными. Некоторые косые разломы возникают в пределах транстенсионного и транспрессионного режимов, а другие возникают там, где направление растяжения или сжатия меняется в ходе деформации, но ранее образовавшиеся разломы остаются активными.

Угол падения определяется как дополнение к углу падения; это угол между плоскостью разлома и вертикальной плоскостью, которая простирается параллельно разлому.

Листрическая ошибка

Листрический дефект (красная линия)

Листрические разломы подобны нормальным разломам, но плоскости разломов кривые, падение более крутое у поверхности, а затем более мелкое с увеличением глубины. Впадина может превратиться в субгоризонтальное декольте , что приведет к горизонтальному скольжению в горизонтальной плоскости. На иллюстрации показано обрушение висячей стены по листрическому разлому. Там, где висячая стена отсутствует (например, на скале), подошва может опуститься таким образом, что создаст множественные листрические разломы.

Ошибка звонка

Кольцевые разломы , также известные как кальдерные разломы , представляют собой разломы, возникающие внутри обрушившихся вулканических кальдер [24] и в местах ударов болидов , таких как ударный кратер Чесапикского залива . Кольцевые разломы являются результатом серии перекрывающихся нормальных разломов, образующих круговой контур. Трещины, образовавшиеся в результате кольцевых разломов, могут быть заполнены кольцевыми дайками . [24]

Синтетические и антитетические разломы

Синтетические и антитетические — это термины, используемые для описания незначительных неисправностей, связанных с серьезной неисправностью. Синтетические разломы падают в том же направлении, что и основной разлом, тогда как противоположные разломы падают в противоположном направлении. Эти разломы могут сопровождаться перекатами антиклиналей (например, структурный стиль дельты Нигера ).

Разломная порода

Разлом лососевого цвета и связанный с ним разлом разделяют два разных типа пород слева (темно-серый) и справа (светло-серый). Из Гоби Монголии . _
Неактивный разлом от Садбери до Су-Сент. Мари , Северный Онтарио, Канада

Все разломы имеют измеримую толщину и состоят из деформированных пород, характерных для уровня земной коры, на котором произошел разлом, типов пород, затронутых разломом, а также наличия и природы любых минерализующих флюидов . Разломные породы классифицируются по текстуре и предполагаемому механизму деформации. Разлом, проходящий через разные уровни литосферы, будет иметь множество различных типов разломных пород, расположенных вдоль его поверхности. Продолжающееся смещение-сдвиг имеет тенденцию сопоставлять разломные породы, характерные для разных уровней земной коры, с различной степенью наложения. Этот эффект особенно очевиден в случае отрывовых разломов и крупных надвигов .

К основным типам тектонических пород относятся:

Воздействие на конструкции и людей

В геотехнической инженерии разлом часто образует разрыв , который может иметь большое влияние на механическое поведение (прочность, деформацию и т. д.) грунта и горных пород, например, при строительстве туннелей , фундаментов или склонов .

Уровень активности разлома может иметь решающее значение для (1) обнаружения зданий, резервуаров и трубопроводов и (2) оценки опасности сейсмических сотрясений и цунами для инфраструктуры и людей, находящихся поблизости. В Калифорнии, например, запрещено строительство новых зданий непосредственно на разломах или вблизи них, которые переместились в эпоху голоцена (последние 11 700 лет) геологической истории Земли. [26] Кроме того, могут быть рассмотрены разломы, которые показали движение в эпоху голоцена и плейстоцена (последние 2,6 миллиона лет), особенно для критически важных структур, таких как электростанции, плотины, больницы и школы. Геологи оценивают возраст разлома, изучая особенности почвы , наблюдаемые при неглубоких раскопках, и геоморфологию, наблюдаемую на аэрофотоснимках. Подсказки о подповерхностных слоях включают сдвиги и их связь с карбонатными конкрециями , эродированной глиной и минерализацией оксида железа в случае более старой почвы и отсутствие таких признаков в случае более молодой почвы. Радиоуглеродное датирование органического материала, захороненного рядом или над сдвигом разлома, часто имеет решающее значение для различения активных и неактивных разломов . На основе таких взаимосвязей палеосейсмологи могут оценить размеры прошлых землетрясений за последние несколько сотен лет и разработать приблизительные прогнозы будущей активности разломов.

Разломы и рудные месторождения

Многие рудные месторождения залегают на разломах или связаны с ними. Это связано с тем, что трещиноватая порода, связанная с зонами разломов, обеспечивает подъем магмы [27] или циркуляцию минералосодержащих флюидов. Пересечения почти вертикальных разломов часто являются местами расположения значительных рудных месторождений. [28]

Примером разлома, содержащего ценные медно-порфировые месторождения , является разлом Домейко на севере Чили с месторождениями в Чукикамата , Коллахуаси, Эль-Абра, Сальвадор , Ла-Эскондида и Потрериллос. [29] Южнее, в Чили, Лос-Бронсес и медно-порфировые месторождения Эль-Теньенте лежат на пересечении двух систем разломов. [28]

Разломы не всегда могут служить проводниками на поверхность. Было высказано предположение, что глубинные «неориентированные» разломы вместо этого могут быть зонами, где магмы, образующие медно-порфировые породы, застаиваются, достигая подходящего времени для магматической дифференциации и ее типа . [30] В определенный момент дифференцированные магмы яростно вырвутся из ловушек разломов и направятся к более мелким местам в земной коре, где будут формироваться медно-порфировые месторождения. [30]

Подземные воды

Поскольку разломы являются зонами слабости, они облегчают взаимодействие воды с окружающей породой и усиливают химическое выветривание . Усиленное химическое выветривание увеличивает размер зоны выветривания и, следовательно, создает больше места для грунтовых вод . [31] Зоны разломов действуют как водоносные горизонты , а также способствуют транспорту подземных вод.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Лутгенс, Фредерик К.; Тарбак, Э.Дж.; Таса, Д. (иллюстратор) (2012). Основы геологии (11-е изд.). Бостон: Прентис Холл. п. 32. ISBN 978-0321714725.
  2. ^ Аб Онака, М. (2013). Физика разрушения горных пород и землетрясений. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-107-35533-0.
  3. ^ Геологическая служба США, Глоссарий землетрясений - след разломов , получено 10 апреля 2015 г.
  4. ^ Геологическая служба США, Роберт Тристрам (30 апреля 2003 г.), Где находятся линии разлома в Соединенных Штатах к востоку от Скалистых гор? , заархивировано из оригинала 18 ноября 2009 г. , получено 6 марта 2010 г.
  5. ^ | «Зона неисправности». Словарь Merriam-Webster.com, Merriam-Webster. Проверено 8 октября 2020 г.
  6. ^ Филлмор, Роберт (2010). Геологическая эволюция плато Колорадо в восточной части Юты и западного Колорадо, включая реку Сан-Хуан, Природные мосты, Каньонлендс, Арки и Книжные скалы . Солт-Лейк-Сити: Издательство Университета Юты. п. 337. ИСБН 9781607810049.
  7. ^ Кейн, Джонатан Саул; Эванс, Джеймс П.; Форстер, Крейг Б. (1 ноября 1996 г.). «Архитектура разломной зоны и структура проницаемости». Геология . 24 (11): 1025–1028. Бибкод : 1996Geo....24.1025S. doi :10.1130/0091-7613(1996)024<1025:FZAAPS>2.3.CO;2.
  8. ^ Чайлдс, Конрад; Манзокки, Том; Уолш, Джон Дж.; Бонсон, Кристофер Г.; Никол, Эндрю; Шёпфер, Мартин П.Дж. (февраль 2009 г.). «Геометрическая модель зоны разлома и изменения мощности разломных пород». Журнал структурной геологии . 31 (2): 117–127. Бибкод : 2009JSG....31..117C. дои : 10.1016/j.jsg.2008.08.009.
  9. ^ Фоссен, Хокон (2016). Структурная геология (Второе изд.). Кембридж, Великобритания. стр. 117, 178. ISBN. 9781107057647.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  10. ^ Модуль SCEC и образования, с. 14.
  11. ^ «Неисправности: Введение». Калифорнийский университет, Санта-Круз . Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 года . Проверено 19 марта 2010 г.
  12. ^ Чхве, Пом Ён; Ли, Сын Рёль; Чой, Хьен-Иль; Хван, Джэ-ха; Квон, Сок-ки; Ко, Ин-саэ; Ан, Ги-о (июнь 2002 г.). «История движения системы разломов Андон: геометрические и тектонические подходы». Геонаучный журнал . 6 (2): 91–102. Бибкод : 2002GescJ...6...91C. дои : 10.1007/BF03028280. S2CID  206832817.
  13. ^ Фоссен 2016, с. 479.
  14. ^ Геологическая служба США, Подвесная стена Ножная стена , получено 2 апреля 2010 г.
  15. ^ Тингли, СП; Писарро, К.А. (2000), Путешествие по самой одинокой дороге Америки: экскурсия по геологии и естествознанию, Специальная публикация Невадского горного бюро и геологии, том. 26, Бюро горнодобывающей промышленности и геологии Невады, стр. 26. 132, ISBN 978-1-888035-05-6, получено 2 апреля 2010 г.
  16. ^ «Что такое неисправность и каковы ее типы?». Геологическая служба США: Наука для меняющегося мира . Проверено 13 октября 2021 г.
  17. ^ Аллаби, Майкл, изд. (2015). «Сдвиг». Словарь геологии и наук о Земле (4-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-965306-5.
  18. ^ Парк, Р.Г. (2004). Фонд структурной геологии (3-е изд.). Рутледж. п. 11. ISBN 978-0-7487-5802-9.
  19. ↑ Оскин, Майкл Э. (3 июня 2019 г.). «Обычные неисправности». Либретексты . Проверено 6 апреля 2022 г.
  20. ^ Павлин, DCP; Найп, Р.Дж.; Сандерсон, диджей (2000). «Словарь нормальных неисправностей». Журнал структурной геологии . 22 (3): 298. Бибкод : 2000JSG....22..291P. дои : 10.1016/S0191-8141(00)80102-9.
  21. ^ "Погружение" . Глоссарий землетрясений . Геологическая служба США . Архивировано из оригинала 23 ноября 2017 года . Проверено 13 декабря 2017 г.
  22. ^ «Чем обратные разломы отличаются от надвигов? Чем они похожи?». Научная линия UCSB . Калифорнийский университет, Санта-Барбара . 13 февраля 2012 года. Архивировано из оригинала 27 октября 2017 года . Проверено 13 декабря 2017 г.
  23. ^ Парк, Р.Г. (2004). Фонд структурной геологии (3-е изд.). Рутледж. п. 15. ISBN 978-0-7487-5802-9.
  24. ^ ab «Блокнот по структурной геологии - разломы кальдеры». Maps.unomaha.edu . Архивировано из оригинала 19 ноября 2018 года . Проверено 6 апреля 2018 г.
  25. ^ Роу, Кристи; Гриффит, Эшли (2015). «Сохраняют ли разломы запись сейсмического сдвига: второе мнение». Журнал структурной геологии . 78 : 1–26. Бибкод : 2015JSG....78....1R. дои : 10.1016/j.jsg.2015.06.006.
  26. ^ Броди, Кейт; Феттс, Дуглас; Харт, Бен; Шмид, Рольф (29 января 2007 г.), Структурные термины, включая термины разломных пород, Международный союз геологических наук.
  27. ^ Тролль, VR; Маттссон, Т; Аптон, БГД; Эмелеус, Швейцария; Дональдсон, Швейцария; Мейер, Р; Вайс, Ф; Дарен, Б; Хеймдал, TH (9 октября 2020 г.). «Подъем магмы, контролируемый разломами, зафиксированный в центральной части слоистой интрузии рома, северо-запад Шотландии». Журнал петрологии . 61 (10). doi : 10.1093/petrology/egaa093 . hdl : 10023/23208 . ISSN  0022-3530.
  28. ^ аб Пикер Ромо, Хосе Мюлен; Яньес, Гонсало; Ривера, Орландо; Кук, Дэвид (2019). «Долгоживущие зоны повреждения земной коры, связанные с пересечениями разломов в высоких Андах Центрального Чили». Андская геология . 46 (2): 223–239. дои : 10.5027/andgeoV46n2-3108 . Архивировано из оригинала 8 августа 2019 года . Проверено 9 июня 2019 г.
  29. ^ Робб, Лоуренс (2007). Введение в рудообразующие процессы (4-е изд.). Молден, Массачусетс , США: Blackwell Science Ltd., с. 104. ИСБН 978-0-632-06378-9.
  30. ^ Аб Пикер, Хосе; Санчес-Альфаро, Пабло; Перес-Флорес, Памела (2021). «Новая модель оптимального структурного контекста формирования гигантских медно-порфировых месторождений». Геология . 49 (5): 597–601. Бибкод : 2021Geo....49..597P. дои : 10.1130/G48287.1 . S2CID  234008062.
  31. ^ Прадхан, Рудра Мохан; Сингх, Ананд; Оджа, Арун Кумар; Бисвал, Тапас Кумар (12 июля 2022 г.). «Структурный контроль выветривания коренных пород в террейнах кристаллического фундамента и его влияние на ресурсы подземных вод». Научные отчеты . 12 (1): 11815. Бибкод : 2022NatSR..1211815P. дои : 10.1038/s41598-022-15889-x. ISSN  2045-2322. ПМЦ 9276672 . ПМИД  35821387. 

Другое чтение

Внешние ссылки

В Wikibook «Историческая геология» есть страница на тему: Разломы.
Викискладе есть медиафайлы, связанные с ошибками .