Разломная борозда — это тип разломной породы, лучше всего определяемый по размеру ее зерна. Она встречается как несвязная разломная порода (порода, которая может быть разбита на составляющие ее гранулы на текущем обнажении, только с помощью пальцев/перочинного ножа), с менее чем 30% обломков >2 мм в диаметре. [1] Разломная борозда образуется в приповерхностных зонах разломов с механизмами хрупкой деформации. Существует несколько свойств разломной борозды, которые влияют на ее прочность, включая состав, содержание воды, толщину, температуру и условия скорости деформации разлома.
Разломная борозда образуется из-за локализации напряжения в зонах разломов в хрупких условиях вблизи поверхности Земли. [2] Измельчение и фрезерование с двух сторон разлома, движущихся вдоль друг друга, приводит к уменьшению размера зерна и фрагментации. Во-первых, разломная брекчия будет образовываться с более обломочным материалом, а при дальнейшем измельчении порода перейдет в разломную борозду с меньшим количеством и более мелкими фрагментами, усиливая взаимодействие жидкости и породы, изменяя некоторые минералы и производя глину. Как скорость, так и способ скольжения в зоне разлома, а также доступные жидкости могут определять образование различных разновидностей разломных пород. [2]
Формирование разломов определяется условиями напряжения в земной коре. Давление поровой жидкости в породе может значительно снизить напряжение, необходимое для образования разлома, за счет снижения эффективного нормального напряжения. [3] Образование выемки в разломе может снизить проницаемость породы за счет создания глинистых минералов, что приводит к более высокому давлению поровой жидкости в локализованной зоне и к локализации скольжения внутри выемки. [3]
Катаклазическая деформация является одним из основных режимов образования борозд разломов, поскольку бороздки разломов являются обычным продуктом катаклаза при низких давлениях и температурах. [4] Он зависит от трения и считается механизмом хрупкой деформации. [4] Для дальнейшего пояснения, катаклаз включает грануляцию зерен из-за как хрупкого разрушения, так и вращения жесткого тела — где вращение жесткого тела происходит, когда минеральные зерна демонстрируют вращение в соответствии с направлением сдвига плоскости разлома. [4] Соответствующая интенсивность катаклаза проявляется в уменьшении среднего размера зерен. [4] Кроме того, развитие борозд разломов может также сопровождаться ухудшением сортировки. [4]
Породы сброса можно классифицировать по их текстурам, хотя деления часто носят градационный характер. Согласно схеме классификации, предложенной Сибсоном, выемка сброса определяется как несвязный сброс с беспорядочно ориентированной структурой и менее чем 30% видимых фрагментов, составляющих породу. [2] Несвязная порода сброса с более чем 30% фрагментов является брекчией сброса, а связные породы сброса относятся либо к серии катаклазита (неслоистая), либо к серии милонита (слоистая). [2] Позднее она была изменена, чтобы включить слоистую катаклазиту. [5] Эта схема классификации была еще больше упрощена для простоты классификации в полевых условиях. Она определяла выемку сброса как имеющую менее 30% обломков > 2 мм и обнаруженную как несвязная порода сброса на текущем обнажении. [1] На основании этой схемы классификации брекчии сброса могут подвергаться подразделению (как хаотичные, мозаичные и трещиноватые брекчии). Это подразделение позволяет различать разломные брекчии, которые могут быть листоватыми или нелистоватыми, связными или несвязными, а также содержать мелкозернистую матрицу, мелкие обломки и даже кристаллический цемент в различных пропорциях. [1]
Прочность разлома выемки зависит от ее состава, содержания воды, толщины, температуры и может легко подвергаться влиянию любых изменений эффективного нормального напряжения и скорости скольжения. Все эти параметры влияют на коэффициент трения .
Закон Байерли используется для описания силы трения камня. [6] Он выглядит следующим образом: Где:
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 разлома в хрупкой коре. Борозды, в которых преобладают глинистые минералы (монтмориллонит, иллит и хлорит), последовательно слабее. Те, в которых высокая концентрация монтмориллонита, значительно слабее, чем те, в составе которых много хлорита или иллита. [7]
Состав также влияет на проницаемость выемки. Это важный параметр, контролирующий механику разлома и устойчивость трения. Присутствие воды снизит сопротивление трения между зернами филлосиликатных минералов [8] Кроме того, проницаемость до сдвига обычно выше, чем после деформации. Однако влияние сдвига варьируется в зависимости от состава. [7] Например, для монтмориллонита или иллита наблюдается резкое снижение проницаемости после сдвига. Однако для 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 меньше затронута. [7] Выемки разлома, богатые хлоритом и кварцем, сохраняют свою высокую проницаемость на значительной глубине. [7] С другой стороны, разломы с низкой проницаемостью, такие как разломы с высоким содержанием глинистых минералов, более подвержены развитию высокого порового давления, поскольку поток жидкости не может рассеиваться.
Толщина борозды увеличивается с течением времени с накоплением событий скольжения вдоль разлома. Большая толщина борозды разлома связана с более высокими степенями давления поровой жидкости. [3]
Как упоминалось ранее, сопротивление трения выемки может меняться при изменении температуры. Однако его эффект различается в зависимости от минерального состава. Например, в случае кварцевых выемок повышение температуры, скорее всего, приведет к снижению коэффициента трения, тогда как понижение температуры приведет к увеличению коэффициента трения. [9]
Разлом Бонита: Этот нормальный разлом, обнаруженный в Нью-Мексико, недалеко от Тукумкари, также является примером кварцевого выема. Его выемка обнаружена в песчанике Меса-Рика, в пределах 40 м от контакта разлома. Этот разлом также демонстрирует множество второстепенных разломов и сдвиговых трещин в пределах своей зоны разлома (шириной 60 м) [4]
Hurricane Fault : Этот разлом обнаружен в Пинтуре, штат Юта, с его выемкой, обнаруженной в песчанике Коконино. Это еще один пример кварцевой выемки. [4]
Разлом Нодзима : Этот разлом образовал тонкие колеблющиеся слои псевдотахилитаи мелкие разломы гранита на глубине 3 км. [10 ]
Сан-Андреасский разлом: состоит из двух активных зон сдвига : юго-западной деформирующей зоны и центральной деформирующей зоны. 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 составляют юго-западную деформирующую зону. Сапонит , кварц и кальцит составляют центральную деформирующую зону. [10]
Надвиг Мадди-Маунтин: этот разлом расположен на юго-востоке Невады, США, и представляет собой десятки километров перемещения в условиях, близких к поверхности или на поверхности. [11] Разлом содержит менее 30% фрагментов доломита висячего бока и обломков песчаника лежачего бока в желтоватой агрегатной матрице с зернистой или листоватой текстурой. [11] [12]
