Деформационное разделение
В структурной геологии разделение деформации — это распределение общей деформации , испытываемой на породе, площади или регионе, с точки зрения различной интенсивности деформации и типа деформации (т. е. чистого сдвига , простого сдвига , расширения ). [1] [2] [3] Этот процесс наблюдается в диапазоне масштабов от зерно- кристаллического до плитно -литосферного масштаба и протекает как в хрупком, так и в пластическом режиме деформации. [1] [2] Способ и интенсивность распределения деформации контролируются рядом факторов, перечисленных ниже. [2]
Факторы влияния
[ редактировать ]Все четыре из перечисленных ниже факторов могут по отдельности или в сочетании способствовать распространению деформации. Следовательно, каждый из этих факторов необходимо принимать во внимание при анализе того, как и почему распределяется напряжение: [2]
- анизотропия, такая как ранее существовавшие структуры, композиционное наслоение или плоскости спайности. Изотропные линии «разделяют взаимно ортогональные основные траектории с каждой стороны. В поле плоской деформации деформация равна нулю в изотропных точках и линиях, и их можно назвать нейтральными точками и нейтральными линиями». [4]
- реология
- граничные условия – геометрические и механические свойства и
- ориентация напряжений – критические углы, под которыми прикладывается напряжение. [1] [2] [3]
Подразделения
[ редактировать ]Разделение деформаций в литературе разнообразно и, согласно данным Американского геологического института, разделено на три подразделения:
- суперпозиция отдельных компонентов деформации, которые создают конечную деформацию
- накопление напряжений под влиянием составляющих горных пород материалов и
- отдельные механизмы деформации, которые способствуют созданию конечной деформации. [5]
Суперпозиция отдельных компонентов деформации
[ редактировать ]Суперпозиция отдельных компонентов деформации может быть выражена в тектоническом масштабе, включающем косые сходящиеся окраины и тектонические режимы транспрессии / транстензии. [1]
Косые сходящиеся края
[ редактировать ]
Сходящиеся края, где угол субдукции наклонен, часто приводят к разделению деформации на дугообразную параллельную составляющую (сопровождаемую сдвигами или зонами сдвига) и дугообразную нормальную составляющую (сопровождаемую надвигами ). [6] [7] Это происходит как реакция на напряжение сдвига , приложенное к основанию перекрывающей пластины, которое не перпендикулярно краю пластины. [6] [7] [8]
Фундаментальные факторы, контролирующие распределение напряжений внутри наклонных орогенов.
[ редактировать ]- Ориентация напряжений : увеличение угла субдукции увеличивает компонент параллельности дуги. [6] [7]
- Реология и анизотропия : Механические свойства клина: (кулоновские или пластические) влияют на геометрию клина. [6] [7]
- Граничные условия : Трение и геометрия между ограничителем обратного хода и клином составляют граничные условия. [6] [7]
Пример: Гималайский ороген.
[ редактировать ]Гималаи представляют собой складчатый ороген , образовавшийся в результате косого сближения Индии и Азии. [9] Конвергенция между двумя массивами суши сохраняется и сегодня со скоростью 2 см/год. [9] Наклон конвергенции плит увеличивается по направлению к западной части орогена, что приводит к большей величине разделения напряжений в западных Гималаях, чем в центральных. [9]
Таблица ниже [8] показывает относительные скорости сближения Индии с Азией. Латеральная изменчивость скорости между центральной и краевой областями орогена предполагает, что деформация разделена из-за наклонной конвергенции. [8] [9]
| Расположение | Дуга нормальная | Дуга параллельна |
|---|---|---|
| западный | ~10 мм/год на север | ~20 мм/год на запад |
| Центральный | ~30 мм/год на север | ~0 мм/год |
| Восточный | ~15 мм/год на север | ~20 мм/год на восток |
Транспрессия и транстензия
[ редактировать ]Деформационное расчленение распространено в транспрессивных и транстензивных тектонических областях. [10] [11] Оба режима включают в себя компонент чистого сдвига (транспрессия – сжатие, транстензия – экстенсивный) и компонент простого сдвига. [3] [10] [11] Деформация может быть разделена за счет развития сдвигового разлома или зоны сдвига в активно деформируемой области. [10] [11]
Пример: Прибрежные горы Британской Колумбии.
[ редактировать ]Британской Прибрежные горы Колумбии интерпретируются как транспрессивный ороген, образовавшийся в меловой период . [12] Наклонная субдукция вызвала развитие нескольких зон сдвига, простирающихся параллельно орогену. [12] Наличие этих зон сдвига позволяет предположить, что напряжение разделено внутри Берегового орогена, что привело к горизонтальному перемещению террейнов на несколько сотен километров параллельно орогену. [12]
Факторизация деформации
[ редактировать ]Факторизация деформации — это математический подход для количественной оценки и характеристики изменений компонентов деформации с точки зрения интенсивности и распределения, которые создают конечную деформацию во всей деформированной области. [13] [14] [15] [16] Это достигается за счет умножения матриц. [14] [15] Обратитесь к рисунку ниже, чтобы концептуально представить себе, что получается посредством факторизации деформации.
Влияние реологии горного материала
[ редактировать ]На уровне зерен и кристаллов между минералами (или обломками и матрицей) может происходить разделение напряжений, обусловленное их реологическими контрастами. [2] [5] [17] [18] Составляющие породу минералы с разными реологическими свойствами будут по-разному накапливать напряжения, создавая тем самым механически предпочтительные структуры и ткани. [17] [18]
Пример
[ редактировать ]
Породы, которые содержат некомпетентные (механически слабые) минералы, такие как слюды, и более компетентные (механически более прочные) минералы, такие как кварц или полевые шпаты , могут образовывать структуру полос сдвига. [17] [18] Некомпетентные минералы будут преимущественно образовывать C-поверхности, а компетентные минералы будут формироваться вдоль S-поверхностей. [17] [18]
Индивидуальные механизмы деформации
[ редактировать ]Разделение деформации также известно как процедура разложения общей деформации на отдельные механизмы деформации , которые позволяют учесть деформацию. [14] Этот подход осуществляется на основе геометрического анализа горных пород в зерно-кристаллическом масштабе. [14] Деформационное разделение механизмов деформирования включает в себя те механизмы, которые возникают одновременно и/или впоследствии по мере развития тектонических условий, поскольку механизмы деформирования являются функцией скорости деформации и термобарических условий. [14] [16] Выполнение такой процедуры важно для структурного и тектонического анализа, поскольку оно обеспечивает параметры и ограничения для построения моделей деформаций. [16] [20]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и Джонс, Ричард; Таннер, П.В. Джефф (1995). «Расчленение штаммов в зонах транспрессии». Журнал структурной геологии . 17 (6): 793–802. Бибкод : 1995JSG....17..793J . дои : 10.1016/0191-8141(94)00102-6 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Каррерас, Хорди; Косгроув, Джон; Другет, Елена (2013). «Разделение напряжений в полосчатых и / или анизотропных породах: значение для определения тектонических режимов». Журнал структурной геологии . 50 : 7–21. Бибкод : 2013JSG....50....7C . дои : 10.1016/j.jsg.2012.12.003 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Фоссен, Хокон (2012). Структурная геология . Нью-Йорк, США: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-51664-8 .
- ^ Жан-Пьер Брюн (1983) «Изотропные точки и линии в полях деформации», Журнал структурной геологии 5 (3): 321–7
- ^ Перейти обратно: а б Нойендорф, Каус; Мель, Джеймс; Джексон, Джулия (2005). Глоссарий геологии (5-е изд.). Александрия, Вирджиния, США: Американский геологический институт. ISBN 978-0-922152-76-6 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Платт, JP (1993). «Механика косой сходимости». Журнал геофизических исследований . 98 (B9): 16, 239–16, 256. Бибкод : 1993JGR....9816239P . дои : 10.1029/93JB00888 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Маккаффри, Роберт (1992). «Наклонная конвергенция плит, векторы скольжения и деформация преддуга». Журнал геофизических исследований . 97 (Б6): 8905–8915. Бибкод : 1992JGR....97.8905M . дои : 10.1029/92JB00483 .
- ^ Перейти обратно: а б с Сайрон, Ричард; Тейлор, Майкл; Мерфи, Майкл (2011). «Наклонная конвергенция, дугопараллельное расширение и роль сдвиговых разломов в Высоких Гималаях» . Геосфера . 7 (2): 582–596. Бибкод : 2011Geosp...7..582S . дои : 10.1130/GES00606.1 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Мерфи, Массачусетс; Тейлор, Миннесота; Госс, Дж.; Серебро, РП; Уипп, DM; Бомонт, К. (2014). «Предел разделения напряжений в Гималаях, отмеченный сильными землетрясениями в западном Непале». Природа Геонауки . 7 (1): 38–42. Бибкод : 2014NatGe...7...38M . дои : 10.1038/NGEO2017 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Тейсье, Кристиан; Тикофф, Василий; Маркли, Мишель (1995). «Наклонное движение плит и континентальная тектоника». Геология . 23 (5): 447. Бибкод : 1995Гео....23..447Т . doi : 10.1130/0091-7613(1995)023<0447:OPMACT>2.3.CO;2 .
- ^ Перейти обратно: а б с Водопад, Хокон; Тикофф, Василий; Тейсье, Кристиан (1994). «Деформационное моделирование транспрессионной и транстенсиональной деформации» (PDF) . Норвежский геологический журнал . 74 : 134–145.
- ^ Перейти обратно: а б с Шардон, Доминик; Андроникос, Кристофер; Холлистер, Линкольн (1999). «Крупномасштабные структуры зон транспрессивного сдвига и смещения внутри магматических дуг: Береговой плутонический комплекс, Британская Колумбия» . Тектоника . 18 (2): 278–292. Бибкод : 1999Tecto..18..278C . дои : 10.1029/1998TC900035 .
- ^ Перейти обратно: а б Сандерсон, Дэвид; Марчини, WRD (1984). «Транспрессия». Журнал структурной геологии . 6 (5): 449–458. Бибкод : 1984JSG.....6..449S . дои : 10.1016/0191-8141(84)90058-0 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Рамзи, Джон; Хубер, Мартин (1983). Методы современной структурной геологии. Том 1: Анализ деформации . Лондон: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-576901-3 .
- ^ Перейти обратно: а б с Рамзи, Джон; Хубер, Мартин (1987). Методы современной структурной геологии. Том 2: Складки и трещины . Лондон: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-576902-0 .
- ^ Перейти обратно: а б с Эванс, Марк; Данн, Уильям (1991). «Факторизация деформаций и разделение надвигового щита Норт-Маунтин, центральные Аппалачи, США». Журнал структурной геологии . 13 (1): 21–35. Бибкод : 1991JSG....13...21E . дои : 10.1016/0191-8141(91)90098-4 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Гудвин, Лорел; Тикофф, Василий (2002). «Контраст компетенций, кинематика и развитие слоений и линий в земной коре». Журнал структурной геологии . 24 (6–7): 1065–1085. Бибкод : 2002JSG....24.1065G . дои : 10.1016/S0191-8141(01)00092-X .
- ^ Перейти обратно: а б с д Мичибаяси, Кацуёси; Мураками, Масами (2007). «Развитие разрыва полосы сдвига в результате разделения деформации». Журнал структурной геологии . 29 (6): 1070–1082. Бибкод : 2007JSG....29.1070M . дои : 10.1016/j.jsg.2007.02.003 . hdl : 10297/508 .
- ^ Пасшье, Сеес; Трау, Рудольф (2005). Микротектоника (5-е изд.). Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-3-540-64003-5 .
- ^ Митра, Шанкар (1976). «Количественное исследование механизмов деформации и конечной деформации в кварцитах». Вклад в минералогию и петрологию . 59 (2): 203–226. Бибкод : 1976CoMP...59..203M . дои : 10.1007/BF00371309 .
