Зона сдвига

В геологии зона сдвига — это тонкая зона внутри земной коры или верхней мантии , которая была сильно деформирована из-за того, что каменные стены по обе стороны зоны скользили друг мимо друга. В верхней коре, где горные породы хрупкие, зона сдвига принимает форму разлома, называемого разломом . В нижней коре и мантии экстремальные условия давления и температуры делают породу пластичной . То есть порода способна медленно деформироваться без разрушения, как раскаленный металл, обрабатываемый кузнецом. Здесь зона сдвига представляет собой более широкую зону, в которой пластичная порода медленно текла, приспосабливаясь к относительному движению стенок породы с обеих сторон.

Поскольку зоны сдвига встречаются в широком диапазоне глубин, с зонами сдвига связано большое разнообразие различных типов горных пород с их характерными структурами.

Общее введение

Зона сдвига — это зона сильной деформации (с высокой скоростью деформации ), окруженная породами с более низким состоянием конечной деформации . Характеризуется соотношением длины к ширине более 5:1. ^[1]

Зоны сдвига образуют континуум геологических структур, начиная от хрупких зон сдвига (или разломов ) через хрупко-пластичные зоны сдвига (или полухрупкие зоны сдвига ), от пластично-хрупких до пластичных зон сдвига . В зонах хрупкого сдвига деформация концентрируется в узкой поверхности излома , разделяющей вмещающие породы, тогда как в зоне пластического сдвига деформация распространяется на более широкую зону, при этом деформационное состояние непрерывно меняется от стенки к стенке. Между этими концевыми элементами существуют промежуточные типы хрупко-пластичных (полухрупких) и вязко-хрупких зон сдвига, которые могут сочетать в себе эти геометрические особенности в разных пропорциях.

Этот континуум, обнаруживаемый в структурной геометрии зон сдвига, отражает различные механизмы деформации, царящие в земной коре, т.е. переход от хрупкой (разрушения) на поверхности или вблизи поверхности к пластичной (текущей) деформации с увеличением глубины. При прохождении хрупко-полухрупкого перехода начинает устанавливаться пластическая реакция на деформацию. Этот переход не привязан к определенной глубине, а происходит в определенном диапазоне глубин - так называемой чередующейся зоне , где происходит хрупкое разрушение и пластическое разрушение. потоки сосуществуют. Основная причина этого кроется в обычно гетероминеральном составе горных пород: разные минералы по-разному реагируют на приложенные напряжения (например, под напряжением кварц реагирует пластически задолго до того, как это делают полевые шпаты ). Таким образом, различия в литологии , размере зерен и ранее существовавших тканях определяют различную реологическую реакцию. На глубину переключения влияют и другие, чисто физические факторы, в том числе:

геотермический градиент, т.е. температура окружающей среды .
давление удержания и давление жидкости .
скорость объемной деформации.
ориентация поля напряжений.

В модели Шольца для кварцо-полевошпатовой коры (с геотермой, взятой из Южной Калифорнии) хрупко-полухрупкий переход начинается на глубине около 11 км при температуре окружающей среды 300 °С. Подстилающая зона чередования затем простирается примерно на глубину 16 км с температурой около 360 °C. ^[2] Ниже глубины примерно 16 км обнаружены только зоны пластичного сдвига.

Сейсмогенная зона , в которой зарождаются землетрясения , связана с хрупкой областью, шизосферой . Ниже промежуточной чередующейся зоны находится пластосфера . В сейсмогенном слое , который возникает ниже верхнего перехода устойчивости, связанного с верхней границей сейсмичности (обычно расположенного на глубине около 4–5 км), начинают появляться настоящие катаклазиты. Затем на глубине 11 км сейсмогенный слой уступает место перемежающейся зоне. Однако сильные землетрясения могут прорваться как на поверхность, так и далеко в зону чередования, а иногда даже в пластосферу.

Породы, добываемые в зонах сдвига

Деформации в зонах сдвига обуславливают развитие характерных тканей и минеральных комплексов, отражающих сложившиеся давление - температурные (рТ) условия, тип течения, направление движения и историю деформаций. Таким образом, зоны сдвига являются очень важными структурами для раскрытия истории конкретного террейна .

Начиная с поверхности Земли, в зоне сдвига обычно встречаются следующие типы горных пород:

рыхлые разломные породы. Примерами являются разломные выпахивания , разломные брекчии и расслоенные выпахивания.
связные породы разломов, такие как раздробленные брекчии и катаклазиты (протокатаклазит, катаклазит и ультракатаклазит).
стекловидные псевдотахилиты .

Как разломы, так и катаклазиты возникают из-за абразивного износа хрупких сейсмогенных разломов.

слоистые милониты (филлониты).
полосатый гнейс .

Милониты начинают возникать с началом полухрупкого поведения в знакопеременной зоне, характеризующейся адгезионным изнашиванием . Здесь и сейчас встречаются псевдотахилиты. С переходом в условия зеленосланцевой фации псевдотахилиты исчезают и сохраняются только милониты разных типов. Полосатые гнейсы представляют собой высокосортные милониты и залегают в самом низу зон пластического сдвига.

Чувство сдвига

Направление сдвига в зоне сдвига ( правого , левого , обратного или нормального) можно определить по макроскопическим структурам и множеству микротектонических индикаторов.

Индикаторы

Основными макроскопическими показателями являются исчерченность ( сликенсайды ), скользящие волокна и тянущиеся или минеральные линии. Они указывают направление движения. С помощью маркеров смещения, таких как смещенная слоистость и дайки , или отклонение (изгиб) слоистости/расслоения в зону сдвига, можно дополнительно определить направление сдвига.

Эшелонированные массивы разрывов растяжения (или жилки растяжения), характерные для пластично-хрупких зон сдвига, и влагалищные складки также могут быть ценными макроскопическими индикаторами ощущения сдвига.

Микроскопические индикаторы состоят из следующих структур:

асимметричные складки .
слоения .
гнездования.
Кристаллографическая предпочтительная ориентация (CPO).
мантийные и крылатые порфирокласты . Хорошо известными примерами являются тэта(Θ)-объекты и фи(Φ)-порфирокласты, а также сигма(σ)- и дельта(δ)-крылатые объекты.
слюдяная рыба (листистая рыба).
тени давления
раздвигание .
квартальные конструкции .
расколы полос сдвига .
площадки для перешагивания.

Ширина зон сдвига и возникающие в результате смещения

Ширина отдельных зон сдвига простирается от масштаба зерна до километрового масштаба. Зоны сдвига в масштабе земной коры (мегасдвиги) могут достигать ширины 10 км и, следовательно, иметь очень большие смещения от десятков до сотен километров.

Зоны хрупкого сдвига (разломы) обычно расширяются с глубиной и увеличением смещений.

Размягчение деформации и пластичность

Поскольку зоны сдвига характеризуются локализацией деформации, должна произойти некоторая форма смягчения деформации , чтобы затронутый основной материал деформировался более пластично. Размягчение может быть вызвано следующими явлениями:

уменьшение размера зерна.
геометрическое смягчение.
смягчение реакции.
размягчение, связанное с жидкостью.

Кроме того, чтобы материал стал более пластичным (квазипластичным) и подвергался непрерывной деформации (течению) без разрушения, следующие механизмы деформации необходимо учитывать (в масштабе зерна):

диффузионная ползучесть (различные виды).
дислокационная ползучесть (различные виды).
динамическая рекристаллизация
растворения под давлением . процессы
зернограничное скольжение ( сверхпластичность ) и уменьшение зернограничной площади.

Встречаемость и примеры зон сдвига

Благодаря глубокому проникновению зоны сдвига встречаются во всех метаморфических фациях . Зоны хрупкого сдвига более или менее распространены в верхней коре. Зоны пластичного сдвига начинаются в условиях зеленосланцевой фации и поэтому ограничиваются метаморфическими террейнами.

Зоны сдвига могут возникать в следующих геотектонических условиях:

транскуррентная настройка – от крутой до вертикальной:
- сдвиговые зоны.
- трансформировать неисправности .
компрессионное положение – малый угол
- лежачие складки ворса (у основания).
- зоны субдукции .
- упорные листы (в основании).
выдвижная установка – малый угол
- метаморфическое ядро, комплексные отряды .

Зоны сдвига не зависят ни от типа породы, ни от геологического возраста. Чаще всего они не изолированы в своем возникновении, а обычно образуют фрактально -масштабные, связанные, анастомозирующие сети , которые в своем расположении отражают основное доминирующее ощущение движения террейна в тот момент.

Некоторыми хорошими примерами зон сдвига сдвигового типа являются Южная Армориканская зона сдвига и Северная Армориканская зона сдвига в Бретани , Северо-Анатолийская зона разлома в Турции и Разлом Мертвого моря в Израиле . Зонами сдвигов трансформного типа являются разлом Сан-Андреас в Калифорнии и Альпийский разлом в Новой Зеландии . Зона сдвига надвигового типа — Мойнский надвиг на северо-западе Шотландии . Примером установки зоны субдукции является Срединная тектоническая линия Японии . Зоны сдвига, связанные с разломом отделения, можно найти в юго-восточной Калифорнии, например, разлом отделения горы Уиппл . Примером огромной анастомозирующей зоны сдвига является зона сдвига Борборема в Бразилии .

Важность

Важность зон сдвига заключается в том, что они являются основными зонами слабости земной коры, иногда простирающимися до верхней мантии. Они могут быть очень долгоживущими функциями и обычно демонстрируют наличие нескольких наложенных стадий активности. В них материал может транспортироваться вверх или вниз, наиболее важным из которых является вода, циркулирующая растворенные ионы . Это может вызвать метасоматоз во вмещающих породах и даже повторное оплодотворение мантийного материала.

Зоны сдвига могут содержать экономически выгодные минерализации , примером которых являются важные месторождения золота в докембрийских террейнах.

См. также

Литература

Пасшье CW и Трау РАДЖ. (1996). Микротектоника . Спрингер. ISBN 3-540-58713-6
Рамзи Дж.Г. и Хубер М.И. (1987). Методы современной структурной геологии. Том 2: Складки и переломы . Академическая пресса. ISBN 0-12-576902-4
Шольц Ч. (2002). Механика землетрясений и разломов . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-65540-4

Ссылки

^ Рамзи Дж.Г. (1987). Методы современной структурной геологии. Том 2: Складки и переломы . Академическая пресса. ISBN 0-12-576902-4
^ Шольц Ч. (2002). Механика землетрясений и разломов . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-65540-4

[1] Рамзи Дж.Г. (1987). Методы современной структурной геологии. Том 2: Складки и переломы . Академическая пресса. ISBN 0-12-576902-4

[2] Шольц Ч. (2002). Механика землетрясений и разломов . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-65540-4

[1]

[2]