Отшелушивание суставов
 | Примеры и перспективы в этой статье касаются главным образом Соединенных Штатов и не отражают мировую точку зрения на этот вопрос . ( Октябрь 2015 г. ) |
Соединения отслаивания или пластинчатые соединения в горной породе, параллельные поверхности представляют собой системы трещин , часто приводящие к эрозии концентрических плит.
Общие характеристики
[ редактировать ]- Обычно следят за топографией . [1] [2] [3]
- Разделите породу на субплоскостные [ когда определено как? ] плиты. [3]
- Расстояние между швами увеличивается с глубиной от нескольких сантиметров у поверхности до нескольких метров. [3] [4] [5]
- Максимальная глубина наблюдаемого залегания составляет около 100 метров. [3] [4] [5] [6]
- Более глубокие швы имеют больший радиус кривизны, который имеет тенденцию закруглять углы ландшафта по мере эрозии материала. [1] [2] [3] [4] [5]
- Режим разрушения – растяжение [7] [8]
- Встречаются во многих различных литологических и климатических зонах, не только в ледниковых ландшафтах. [3] [9] [10]
- Вмещающая порода, как правило, разрежена, достаточно изотропна и имеет высокую прочность на сжатие . [1] [5] [10]
- Могут иметь вогнутые и выпуклые вверх кривизны. [1] [2] [11]
- Часто ассоциируется со вторичными формами сжатия, такими как выгибание, выпучивание и А-образные палатки (прогнутые плиты). [11]
Формирование
[ редактировать ]Несмотря на то, что они часто встречаются во многих различных ландшафтах, геологам еще предстоит прийти к согласию по поводу общей теории образования трещин расслаивания. Было предложено множество различных теорий, ниже приводится краткий обзор наиболее распространенных.
Удаление вскрышных пород и отскок
[ редактировать ]
Эта теория была первоначально предложена геоморфологом-первопроходцем Гроувом Карлом Гилбертом в 1904 году. В основе этой теории лежит то, что эрозия и вскрышных пород эксгумация глубоко залегающих пород на поверхность земли позволяет ранее сжатой породе расширяться в радиальном направлении, создавая растягивающее напряжение и разрушая породу. слоями, параллельными поверхности земли. Описание этого механизма привело к появлению альтернативных терминов для отслаивающихся суставов, включая суставы сброса давления или разгрузки суставов. Хотя логика этой теории привлекательна, существует множество несоответствий с полевыми и лабораторными наблюдениями, предполагающими, что она может быть неполной, например: [6] [10] [12]
- Отслаивающиеся швы можно найти в породах, которые никогда не были глубоко погребены.
- Лабораторные исследования показывают, что простое сжатие и релаксация образцов горных пород в реальных условиях не приводит к разрушению.
- Отслаивающиеся швы чаще всего встречаются в областях сжимающего напряжения , параллельного поверхности , тогда как эта теория предполагает, что они возникают в зонах растяжения.
Одно из возможных расширений этой теории для соответствия теории сжимающих напряжений (описанной ниже) заключается в следующем. [3] (Goodman, 1989): Эксгумация глубоко залегающих пород снимает вертикальное напряжение , но горизонтальные напряжения могут сохраняться в компетентной горной массе, поскольку среда ограничена по бокам. Горизонтальные напряжения выравниваются с текущей поверхностью земли, когда вертикальное напряжение падает до нуля на этой границе. Таким образом, в результате эксгумации могут возникнуть большие сжимающие напряжения, параллельные поверхности, что может привести к растягивающему разрушению породы, как описано ниже.
Термоупругая деформация
[ редактировать ]Порода расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, а различные породообразующие минералы имеют переменную скорость теплового расширения /сжатия. Ежедневные колебания температуры поверхности породы могут быть довольно большими, и многие полагают, что напряжения, возникающие во время нагревания, заставляют приповерхностную зону породы расширяться и отделяться тонкими плитами (например, Wolters, 1969). [12] Большие суточные колебания температуры или вызванные пожарами колебания температуры приводили к образованию тонких слоев и отслаивания на поверхности камней, иногда называемых отслаиванием. [13] Однако, поскольку суточные колебания температуры в породе достигают глубины лишь нескольких сантиметров (из-за низкой теплопроводности породы ), эта теория не может объяснить наблюдаемую глубину отслаивающейся трещины, которая может достигать 100 метров. [1] [3] [6] [10]
Химическое выветривание
[ редактировать ]минералов Выветривание вследствие проникновения воды может вызвать отслаивание тонких оболочек породы, поскольку объем некоторых минералов увеличивается при гидратации . [10] Однако не всякая минеральная гидратация приводит к увеличению объема, в то время как полевые наблюдения за отслаивающимися швами показывают, что поверхности суставов не претерпели значительных химических изменений, поэтому эту теорию можно отвергнуть как объяснение происхождения крупномасштабных и более глубоких отслаивающихся швов.
Сжимающее напряжение и растяжение
[ редактировать ]
Большие сжимающие тектонические напряжения, параллельные земной (или свободной) поверхности, могут создавать трещины растяжения в породе, где направление распространения трещины параллельно наибольшему основному сжимающему напряжению, а направление раскрытия трещины перпендикулярно свободной поверхности. [3] [6] [7] [8] [9] [10] [14] Этот тип разрушения наблюдался в лаборатории по крайней мере с 1900 года (как при одноосном, так и при двуосном неограниченном сжимающем нагружении; см. Gramberg, 1989). [15] Трещины растяжения могут образовываться в поле сжимающих напряжений из-за влияния распространяющихся микротрещин в решетке породы и распространения так называемых крыльевых трещин от вершин преимущественно ориентированных микротрещин, которые затем изгибаются и выравниваются по направлению главного сжимающего напряжения. . [16] [17] Образовавшиеся таким образом переломы иногда называют осевым расколом, продольным расколом или переломом растяжения и обычно наблюдают в лаборатории во время испытаний на одноосное сжатие. Высокое горизонтальное или параллельное поверхности сжимающее напряжение может возникнуть в результате региональных тектонических или топографических напряжений, а также в результате эрозии или выемки покрывающих пород.
Принимая во внимание полевые данные и наблюдения за возникновением, характером разрушения и вторичными формами, высокие сжимающие напряжения, параллельные поверхности, и разрушение при растяжении (осевое расщепление) кажутся наиболее правдоподобной теорией, объясняющей образование отслаивающихся швов.
Значение инженерной геологии
[ редактировать ]Обнаружение наличия отслаивающихся швов может иметь важные последствия в инженерно-геологической инженерии . Наиболее заметным может быть их влияние на устойчивость склонов. Соединения отслаивания, повторяющие топографию наклонных стенок долины, скальных склонов холмов и скал, могут образовывать каменные блоки, которые особенно склонны к скольжению. Особенно когда носок склона подрезан (естественным путем или в результате деятельности человека), вероятно скольжение по плоскостям отслаивающегося сустава, если наклон сустава превышает угол трения сустава. На работу фундамента также может повлиять наличие отслаивающихся швов, например, в случае плотин . [18] Отслаивающиеся швы, лежащие под фундаментом плотины , могут создать значительную опасность протечек , а повышенное давление воды в швах может привести к подъему или скольжению плотины. Наконец, отслаивающиеся швы могут оказывать сильный контроль направления потока грунтовых вод и переноса загрязняющих веществ.
См. также
[ редактировать ]- Отслаивающийся гранит
- Штайнерн Роуз , пример природного памятника камня, образовавшегося в результате отслаивания.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Гилберт, ГК (1904). «Купола и купольные сооружения высокой Сьерры» . Бюллетень Геологического общества Америки . 15 (1): 29–36. Бибкод : 1904GSAB...15...29G . дои : 10.1130/GSAB-15-29 .
- ^ Jump up to: а б с Маттес, FE (1930). «Геологическая история долины Йосемити» . Специалист геологической службы США . 160 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Гудман, Р.Э. (1993). Инженерная геология . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
- ^ Jump up to: а б с Дейл, Теннесси (1923). «Коммерческие граниты Новой Англии» . Бюллетень геологической службы США . 738 .
- ^ Jump up to: а б с д Янс, Р.Х. (1943). «Пластовые конструкции в гранитах». Журнал геологии . 51 (2): 71–98. Бибкод : 1943JG.....51...71J . дои : 10.1086/625130 . S2CID 129646638 .
- ^ Jump up to: а б с д Хольцхаузен, Г. Р. (1989). «Происхождение листовой структуры. 1. Морфология и граничные условия». Инженерная геология . 27 (1–4): 225–278. Бибкод : 1989EngGe..27..225H . дои : 10.1016/0013-7952(89)90035-5 .
- ^ Jump up to: а б Бахат, Д.; Гроссенбахер, К.; Карасаки, К. (январь 1999 г.). «Механизм образования отслаивающихся трещин в гранитных породах, Йосемитский национальный парк». Журнал структурной геологии . 21 (1): 85–96. Бибкод : 1999JSG....21...85B . дои : 10.1016/s0191-8141(98)00069-8 . ISSN 0191-8141 .
- ^ Jump up to: а б Мандл, Г. (2005). Скальные соединения . Берлин: Springer Verlag. ISBN 9783642063916 .
- ^ Jump up to: а б Брэдли, WC (1963). «Крупномасштабное расслоение массивных песчаников плато Колорадо». Бюллетень Геологического общества Америки . 74 (5): 519–527. doi : 10.1130/0016-7606(1963)74[519:LEIMSO]2.0.CO;2 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Твидейл, ЧР (1973). «О происхождении соединения листов». Механика горных пород и горная инженерия . 5 (3): 163–187. Бибкод : 1973RMFMR...5..163T . дои : 10.1007/BF01238046 . S2CID 129852438 .
- ^ Jump up to: а б Романи, младший; Твидейл, ЧР (1999). «Переломы листов, другие формы напряжений и некоторые инженерные последствия». Геоморфология . 31 (1–4): 13–27. Бибкод : 1999Geomo..31...13V . дои : 10.1016/S0169-555X(99)00070-7 .
- ^ Jump up to: а б Уолтерс, Р. (1969). «О причине образования поверхностно-параллельных трещин». Механика горных пород и горная инженерия . 1 (1): 53–70. Нагрудный код : 1969RMFMR...1...53W . дои : 10.1007/BF01247357 . S2CID 129174541 .
- ^ Блэквелдер, Э. (1927). «Огонь как фактор выветривания горных пород». Журнал геологии . 35 (2): 134–140. Бибкод : 1927JG.....35..134B . дои : 10.1086/623392 . S2CID 129709077 .
- ^ Бруннер, ФК; Шайдеггер, AE (1973). «Эксфолиация». Рок-механика . 5 (1): 43–62. Стартовый код : 1973RMFMR...5...43B . дои : 10.1007/bf01246756 . ISSN 1434-453X .
- ^ Грамберг, Дж. (1989). Нетрадиционный взгляд на механику горных пород и механику разрушения . А.А.Балкема. ISBN 9061918065 .
- ^ Хук, Э.; Бенявский, З.Т. (1965). «Распространение хрупкого разрушения в горных породах при сжатии». Международный журнал механики разрушения . 1 (3): 137–155. дои : 10.1007/BF00186851 . S2CID 198179354 .
- ^ Фэрхерст, К.; Кук, НГВ (1966). «Явление раскалывания горных пород параллельно направлению максимального сжатия вблизи поверхности». Протоколы 1-го конгресса Международного общества механики горных пород : 687–692.
- ^ Терзаги, К. (1962). «Фундамент плотины на листовом граните». Геотехника . 12 (3): 199–208. Бибкод : 1962Getq...12..199T . дои : 10.1680/geot.1962.12.3.199 . ISSN 0016-8505 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с расслаиванием суставов, на Викискладе?
