Разлом

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 выбоины 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.

Формирование

Разломы образуются в результате локализации напряжений внутри зон разломов в хрупких условиях у поверхности Земли. ^[2] Измельчение и фрезерование с двух сторон разлома, движущихся навстречу друг другу, приводит к уменьшению размеров зерен и фрагментации. Во-первых, разломная брекчия будет формироваться с более фрагментарным материалом, и при продолжении измельчения порода превратится в разломную полость с меньшим количеством и более мелкими 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]

Роль поровых флюидов

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] Образование разломов может снизить проницаемость породы за счет образования глинистых минералов, что приведет к более высокому давлению порового флюида в локализованной зоне и к локализации скольжения внутри выпахивания. ^[3]

Катакластическая деформация

Катакластическая деформация является одним из основных способов образования разломов, поскольку разломы являются распространенным продуктом катаклаза в условиях низкого давления и температуры. ^[4] Он зависит от трения и считается хрупким механизмом 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 медианного размера зерен. ^[4] Кроме того, развитие разломов может сопровождаться ухудшением сортировки. ^[4]

Классификация

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% обломков представляет собой разломную брекчию, а связные породы разлома относятся либо к серии катаклазита (нерассланцованная), либо к серии милонита (рассланцеванная). ^[2] Позже он был изменен, 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 кракле-брекчии). Такое подразделение позволяет разломным брекчиям быть расслоенными или нерасслоенными, связными или несвязными, а также содержать мелкозернистую матрицу, небольшие обломки и даже кристаллический цемент в различных пропорциях. ^[1]

Свойства, трение и прочность на разрыв

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

Закон Байерли используется для описания силы трения камня. ^[6] Это происходит следующим образом: $\tau =\mu *\sigma {\scriptstyle {\text{n}}}$ Где:

$\tau$ = напряжение сдвига
$\mu$ = коэффициент трения
$\sigma {\scriptstyle {\text{n}}}$ = нормальный стресс

Состав

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]

Проницаемость

Состав также влияет на проницаемость выемки. Это важный параметр, контролирующий механику разрушения и фрикционную устойчивость. Наличие воды уменьшит 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, для монтмориллонита или иллита видно 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, разломы с низкой проницаемостью, такие как выбоины с высоким содержанием глинистых минералов, более подвержены развитию высокого порового давления, поскольку поток жидкости не может диффундировать.

Толщина строжки

Толщина пропахивания со временем увеличивается по мере накопления сдвигов вдоль разлома. Большая мощность разломов связана с более высокими степенями давления поровой жидкости. ^[3]

Температура

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]

Примеры

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 вспомогательных 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 псевдотахилита . и 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 приповерхностных условиях. ^[11] В разломе содержится менее 30% фрагментов висячего доломита и обломков песчаника предгорья в желтоватой совокупной матрице с зернистой или слоистой текстурой. ^[11]^[12]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Вудкок, Нью-Хэмпшир; Морт, К. (2008). «Классификация разломных брекчий и связанных с ними разломных пород» . Геологический журнал . 145 (3): 435–440. дои : 10.1017/S0016756808004883 . S2CID 55133319 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Сибсон, Ричард. (1977). «Разломные породы и механизмы разломов» . геол. Соц. Лонд . 133 (3): 191–213. дои : 10.1144/gsjgs.133.3.0191 . S2CID 131446805 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Фолкнер, доктор медицинских наук; Санчес-Роа, К.; Бултон, К.; ден Хартог, SAM (28 декабря 2017 г.). «Развитие давления поровой жидкости при уплотнении разломов в теории, экспериментах и природе» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 123 (1): 226–241. дои : 10.1002/2017JB015130 . S2CID 133793135 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Энгельдер, Дж (1974). «Катаклаз и образование разломов». Бюллетень Геологического общества Америки . 85 (10): 1515–1522. doi : 10.1130/0016-7606(1974)85<1515:CATGOF>2.0.CO;2 .
^ Честер, FM; Фридман, М.; Логан, Дж. (1985). «Слоистые катаклазиты». Тектонофизика . 111 (1–2): 139–146. дои : 10.1016/0040-1951(85)90071-X .
^ Байерли, Дж (1978). «Трение камней». Чистая и прикладная геофизика . 116 (4–5): 615–626. дои : 10.1007/BF00876528 . S2CID 128666327 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Икари, М; Саффер, Д; Мароне, К. (2009). «Трикционные и гидрологические свойства богатых глиной разломов» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 114 (Б5). дои : 10.1029/2008JB006089 .
^ Морроу, Калифорния; Мур, Делавэр; Локнер, Д.А. (2000). «Влияние прочности минеральных связей и адсорбированной воды на прочность трения при разломах» . Письма о геофизических исследованиях . 27 (6): 815–818. дои : 10.1029/1999GL008401 . S2CID 53516185 .
^ Честер, FM (1994). «Влияние температуры на трение: материальные уравнения и эксперименты с кварцевой строжкой». Журнал геофизических исследований . 99 : 7247–7261. дои : 10.1029/93JB03110 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Локнер, Дэвид А.; Морроу, Кэролайн; Мур, Дайан; Хикман, Стивен (апрель 2011 г.). «Низкая прочность глубокого разлома Сан-Андреас от ядра САФОД» . Природа . 472 (7341): 82–85. дои : 10.1038/nature09927 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 21441903 . S2CID 4413916 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Брок, Уильям; Энгельдер, Терри (1977). «Деформация, связанная с движением надвига Мадди-Маунтин в окне Баффингтона, юго-восточная Невада». геол. Соц. Американский бюллетень . 88 (11): 1667–1677. doi : 10.1130/0016-7606(1977)88<1667:DAWTMO>2.0.CO;2 .
^ Коффи, Женевьева; Сэвидж, Хизер; Полиссар, Пратигья; Роу, Кристи; Рабиновиц, Ханна (2019). «По горячим следам: косейсмический нагрев локализованной структуры вдоль разлома Мадди-Маунтин, Невада». Журнал структурной геологии . 120 : 67–79. дои : 10.1016/j.jsg.2018.12.012 . S2CID 135357969 .

[Wood_2008-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Вудкок, Нью-Хэмпшир; Морт, К. (2008). «Классификация разломных брекчий и связанных с ними разломных пород» . Геологический журнал . 145 (3): 435–440. дои : 10.1017/S0016756808004883 . S2CID 55133319 .

[:0-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Сибсон, Ричард. (1977). «Разломные породы и механизмы разломов» . геол. Соц. Лонд . 133 (3): 191–213. дои : 10.1144/gsjgs.133.3.0191 . S2CID 131446805 .

[:1-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с Фолкнер, доктор медицинских наук; Санчес-Роа, К.; Бултон, К.; ден Хартог, SAM (28 декабря 2017 г.). «Развитие давления поровой жидкости при уплотнении разломов в теории, экспериментах и природе» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 123 (1): 226–241. дои : 10.1002/2017JB015130 . S2CID 133793135 .

[Engeld_1974-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Энгельдер, Дж (1974). «Катаклаз и образование разломов». Бюллетень Геологического общества Америки . 85 (10): 1515–1522. doi : 10.1130/0016-7606(1974)85<1515:CATGOF>2.0.CO;2 .

[5] Честер, FM; Фридман, М.; Логан, Дж. (1985). «Слоистые катаклазиты». Тектонофизика . 111 (1–2): 139–146. дои : 10.1016/0040-1951(85)90071-X .

[6] Байерли, Дж (1978). «Трение камней». Чистая и прикладная геофизика . 116 (4–5): 615–626. дои : 10.1007/BF00876528 . S2CID 128666327 .

[Ikari_2009-7] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Икари, М; Саффер, Д; Мароне, К. (2009). «Трикционные и гидрологические свойства богатых глиной разломов» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 114 (Б5). дои : 10.1029/2008JB006089 .

[8] Морроу, Калифорния; Мур, Делавэр; Локнер, Д.А. (2000). «Влияние прочности минеральных связей и адсорбированной воды на прочность трения при разломах» . Письма о геофизических исследованиях . 27 (6): 815–818. дои : 10.1029/1999GL008401 . S2CID 53516185 .

[9] Честер, FM (1994). «Влияние температуры на трение: материальные уравнения и эксперименты с кварцевой строжкой». Журнал геофизических исследований . 99 : 7247–7261. дои : 10.1029/93JB03110 .

[Lockner_2011-10] Перейти обратно: ^а ^б Локнер, Дэвид А.; Морроу, Кэролайн; Мур, Дайан; Хикман, Стивен (апрель 2011 г.). «Низкая прочность глубокого разлома Сан-Андреас от ядра САФОД» . Природа . 472 (7341): 82–85. дои : 10.1038/nature09927 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 21441903 . S2CID 4413916 .

[:2-11] Перейти обратно: ^а ^б Брок, Уильям; Энгельдер, Терри (1977). «Деформация, связанная с движением надвига Мадди-Маунтин в окне Баффингтона, юго-восточная Невада». геол. Соц. Американский бюллетень . 88 (11): 1667–1677. doi : 10.1130/0016-7606(1977)88<1667:DAWTMO>2.0.CO;2 .

[12] Коффи, Женевьева; Сэвидж, Хизер; Полиссар, Пратигья; Роу, Кристи; Рабиновиц, Ханна (2019). «По горячим следам: косейсмический нагрев локализованной структуры вдоль разлома Мадди-Маунтин, Невада». Журнал структурной геологии . 120 : 67–79. дои : 10.1016/j.jsg.2018.12.012 . S2CID 135357969 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]