Теория разломов Андерсона , разработанная Эрнестом Массоном Андерсоном в 1905 году, является способом классификации геологических разломов с использованием главного напряжения . [1] [2] Разлом — это трещина на поверхности Земли, которая возникает, когда горные породы ломаются под экстремальным напряжением. [3] Движение горных пород вдоль трещины происходит в разломах. Если движения не происходит, трещина описывается как соединение . Трение двух горных масс друг о друга вдоль разлома приводит к землетрясению и деформации земной коры . [4] Разломы можно разделить на четыре типа в зависимости от вида движения между разделенными горными массами: нормальное, обратное, сдвиговое и косое.
Хотя сегодня геологи классифицируют четыре типа разломов, теория разломов Андерсона фокусируется на объяснении трех из них: нормальный, обратный и сдвиговый. Сдвиг известен как расстояние, на которое плита переместилась вдоль другой. Поскольку невозможно знать, переместилась ли одна или обе плиты в процессе разлома, это расстояние классифицируется как расстояние, на которое одна плита переместилась относительно другой. Падение определяется как угол разлома относительно поверхности земли, который указывает на плоскость, на которой произойдет сдвиг. Наконец, в любом невертикальном разломе блок над разломом называется висячей стеной, в то время как блок под разломом называется лежачей стеной. [4]
Нормальные сбросы, тип сбросов с падением и сдвигом, возникают, когда висячий бок скользит вниз по плоскости падения. Они обычно возникают в ответ на напряжение, создающее трещину и последующее расширение плоскости. Смотрите анимацию здесь [5]
Обратные сбросы также известны как сбросы-надвиги и также являются другим типом сбросов с падением-сдвигом. В этом случае висячая стенка скользит вверх по плоскости падения. В отличие от обычных сбросов, они вызваны сжатием плоскости. Смотрите анимацию здесь [5]
Сдвиговые сбросы происходят, когда блоки скользят друг по другу вбок, параллельно плоскости. Направление сдвига можно наблюдать с любой стороны сброса, при этом дальний блок, движущийся влево, указывает на левосторонний сдвиг, а обратное указывает на правосторонний сдвиг. Смотрите анимацию здесь [5]
Наклонные сбросы объединяют вертикальное движение сбросов со смещением и боковое движение сбросов со смещением. Они должны иметь значительные компоненты падения и простирания, чтобы считаться наклонными. Теория сбросов Андерсона не рассматривает наклонные сбросы отдельно, поскольку они являются комбинацией уже определенных сбросов. [5] Кроме того, наклонные сбросы не подчиняются теории Андерсона, поскольку они следуют той же схеме главных напряжений, что и другие типы сбросов.
В геологии напряжение определяется как сила, приложенная к материалу. Существует 4 типа напряжений, которым подвергаются горные породы. Первое из них — когда порода прижимается вниз весом всех горных пород над ней, не давая ей двигаться. Это называется ограничивающим напряжением и преобладает глубоко под поверхностью Земли. Второй тип — сжатие. Это происходит, когда породы сжимаются вместе, заставляя их сгибаться или ломаться. Хотя ограничивающее напряжение и напряжение сжатия оба имеют дело с горными породами в состоянии сжатия, разница заключается в том, что ограничивающее напряжение является вертикальным напряжением, что делает его подверженным влиянию силы тяжести. С другой стороны, сжимающее напряжение действует горизонтально, параллельно поверхности Земли. Растягивающее напряжение заставляет породы разрываться и связано с удлинением поверхности. Сдвиговое напряжение действует в направлении, противоположном движению, когда две параллельные плоскости движутся друг против друга. [4]
В теории разломов Андерсона поверхность Земли рассматривается как совокупность горизонтальных сегментов, которые соединяются, образуя одну плоскость, которая не испытывает касательного напряжения, параллельного самой себе. [6] При нулевом касательном напряжении все другие направления напряжений максимизируются или минимизируются, что делает их главными напряжениями, нормальными к главным плоскостям. Теория моделирует разломы в терминах этих трех главных напряжений, обозначаемых как σ ₁, σ ₂ и σ ₃. Два из этих напряжений горизонтальны, на плоскости, и одно вертикально, нормально к плоскости, также известное как S hmax , S hmin и S v соответственно. [2] Все главные напряжения перпендикулярны друг другу. Используя геологическую конвенцию, σ ₁ всегда указывает на доминирующее напряжение в любом разломе; следовательно, это будет напряжение, вызывающее движение. σ ₃ — это напряжение, которое напрямую противодействует движению, вызванному σ ₁, поэтому является самым слабым главным напряжением. σ ₂ перпендикулярно как σ ₁, так и σ ₃ и в случаях сбросово-сдвиговых и сдвиговых разломов не вызовет движения в своем направлении, что делает его вторым по силе главным напряжением. [2]
Теория Андерсона классифицирует тектонические среды на три режима разломов на основе их связи с главными напряжениями. σ ₁, являющееся вертикальным напряжением, классифицируется как гравитационный режим, поскольку движение выравнивается с силой тяжести. В этом режиме доминируют нормальные сбросы-сдвиги. Вертикальный σ ₃ классифицируется как режим надвига. В них доминируют сбросы-сдвиги обратного падения с σ ₁, снова параллельным движению. Третий режим характеризуется вертикальным σ ₂ и доминирует как левосторонними, так и правосторонними сбросами-сдвигами. [2]
Теория разломов Андерсона также представляет собой модель для сейсмической интерпретации. [7] Эта модель предсказывает падение разломов в соответствии с их классификацией режима. [2] Сопряженные стенки в любом разломе будут иметь общий угол падения, причем этот угол измеряется от верха висячего бока или от низа подножия. [2] Прогнозируется, что гравитационные режимы имеют падение 60°, в то время как режимы надвига имеют угол падения 30°. Режимы Wrench имеют падение 90°, поскольку висячего бока нет. [7] При приближении к разлому неизвестного типа эти прогнозы можно использовать для вероятной классификации разлома. Кроме того, когда тип разлома известен, фактические измерения падения можно сравнить с прогнозами теории разломов Андерсона и раскрыть больше информации о геологическом ландшафте. Например, нормальный разлом с наблюдаемым падением, не равным 60°, будет указывать на вращение плит, что может указывать на присутствие анизотропных материалов, таких как соляной слой, или плоскости ослабления, что будет указывать на более высокую вероятность геологической активности в этой области в будущем.