Połączenie złuszczające

Stawy złuszczające wokół Half Dome w Parku Narodowym Yosemite w Kalifornii.
Stawy złuszczające w granicie w Enchanted Rock State Natural Area, Teksas, USA. Oderwane bloki zsunęły się wzdłuż stromo opadającej płaszczyzny spoiny.

Spoiny eksfoliacyjne lub spoiny płytowe to równoległe do powierzchni układy spękań w skale, często prowadzące do erozji koncentrycznych płyt. (Patrz Joint (geologia) ).

Ogólna charakterystyka stawów złuszczających

  • Często podążaj za topografią .
  • Podziel skałę na sub-płaszczyznę [ jeśli zdefiniowano jako? ] płyty.
  • spoin zwiększa się wraz z głębokością od kilku centymetrów przy powierzchni do kilku metrów
  • Maksymalna głębokość obserwowanego występowania wynosi około 100 metrów.
  • Głębsze spoiny mają większy promień krzywizny, który ma tendencję do zaokrąglania rogów krajobrazu w miarę erozji materiału
  • złamania jest rozciągający
  • Występują w wielu różnych litologiach i strefach klimatycznych, nie tylko w krajobrazach zlodowaciałych.
  • Skała macierzysta jest na ogół słabo spoinowana, dość izotropowa i ma wysoką wytrzymałość na ściskanie .
  • Może mieć wklęsłe i wypukłe krzywizny ku górze.
  • Często związane z wtórnymi formami ściskającymi, takimi jak wyginanie, wyboczenie i namioty typu A (płyty wyboczone)

Tworzenie stawów złuszczających

Pomimo ich powszechnego występowania w wielu różnych krajobrazach, geolodzy nie osiągnęli jeszcze porozumienia co do ogólnej teorii powstawania szczelin eksfoliacyjnych. Sugerowano wiele różnych teorii, poniżej znajduje się krótki przegląd najpowszechniejszych.

Usuwanie nadkładu i odbicia

Stawy złuszczające odsłonięte w przecięciu drogi w Parku Narodowym Yosemite w Kalifornii.

Teoria ta została pierwotnie zaproponowana przez pionierskiego geomorfologa Grove'a Karla Gilberta w 1904 r. Podstawą tej teorii jest to, że erozja nadkładu i ekshumacja głęboko zakopanej skały na powierzchnię gruntu umożliwia promieniowe rozszerzanie się uprzednio ściśniętej skały, powodując naprężenia rozciągające i pękanie skały w warstwach równoległych do powierzchni gruntu. Opis tego mechanizmu doprowadził do powstania alternatywnych terminów dla stawów złuszczających, w tym stawów uwalniających nacisk lub odciążających. Chociaż logika tej teorii jest atrakcyjna, istnieje wiele niespójności z obserwacjami terenowymi i laboratoryjnymi sugerującymi, że może być ona niekompletna, na przykład:

  • Stawy złuszczające można znaleźć w skałach, które nigdy nie były głęboko zakopane.
  • Badania laboratoryjne pokazują, że proste ściskanie i relaksacja próbek skał w realistycznych warunkach nie powoduje pękania.
  • Złącza złuszczające są najczęściej spotykane w obszarach naprężeń ściskających równoległych do powierzchni , podczas gdy teoria ta zakłada, że ​​występują one w strefach rozciągania.

Jedno z możliwych rozszerzeń tej teorii w celu dopasowania do teorii naprężeń ściskających (opisanej poniżej) jest następujące (Goodman, 1989): Ekshumacja głęboko zakopanych skał łagodzi naprężenia pionowe , ale naprężenia poziome mogą pozostać w kompetentnym górotworze, ponieważ ośrodek jest ograniczony bocznie. Naprężenia poziome są wyrównane z bieżącą powierzchnią gruntu, gdy naprężenie pionowe spada do zera na tej granicy. W ten sposób w wyniku ekshumacji mogą być generowane duże naprężenia ściskające równoległe do powierzchni, które mogą prowadzić do pękania skały na rozciąganie, jak opisano poniżej.

Odkształcenie termoelastyczne

Skała rozszerza się po ogrzaniu i kurczy się po ochłodzeniu, a różne minerały tworzące skały mają różne współczynniki rozszerzalności / kurczenia termicznego . Dzienne wahania temperatury powierzchni skały mogą być dość duże, a wielu sugerowało, że naprężenia powstające podczas ogrzewania powodują rozszerzanie się i oddzielanie strefy przypowierzchniowej skały w cienkich płytach (np. Wolters, 1969). Zaobserwowano duże dobowe lub wywołane pożarem wahania temperatury, które tworzą cienką warstwę i łuszczenie na powierzchni skał, czasami określane jako złuszczanie. Ponieważ jednak dobowe wahania temperatury w skale sięgają tylko kilku centymetrów głębokości (ze względu na niską przewodność cieplną skały ), teoria ta nie może wyjaśniać obserwowanej głębokości spoin eksfoliacji, która może sięgać 100 metrów.

Wietrzenie chemiczne

Wietrzenie minerałów przez przenikającą wodę może powodować łuszczenie się cienkich skorup skalnych, ponieważ objętość niektórych minerałów zwiększa się po uwodnieniu . Jednak nie wszystkie nawodnienia mineralne skutkują zwiększeniem objętości, podczas gdy obserwacje terenowe stawów złuszczających pokazują, że powierzchnie stawów nie uległy znaczącym zmianom chemicznym, więc teorię tę można odrzucić jako wyjaśnienie pochodzenia głębokich stawów złuszczających na dużą skalę.

Naprężenie ściskające i złamanie rozciągające

Połączenia złuszczające zmodyfikowały przypowierzchniowe części masywnych skał granitowych w Parku Narodowym Yosemite , pomagając stworzyć wiele spektakularnych kopuł, w tym pokazaną tutaj Half Dome.

Duże ściskające naprężenia tektoniczne równoległe do powierzchni lądu (lub swobodnej) mogą powodować pęknięcia w trybie rozciągania w skale, gdzie kierunek propagacji pęknięcia jest równoległy do ​​największego podstawowego naprężenia ściskającego, a kierunek otwierania się szczeliny jest prostopadły do ​​swobodnej powierzchni. Ten rodzaj pęknięć obserwowano w laboratoriach co najmniej od 1900 roku (zarówno w przypadku jednoosiowego, jak i dwuosiowego nieograniczonego obciążenia ściskającego; patrz Gramberg, 1989). Pęknięcia rozciągające mogą powstawać w polu naprężeń ściskających pod wpływem wszechobecnych mikropęknięć w sieci skalnej i rozciągania tzw . . Złamania utworzone w ten sposób są czasami nazywane rozszczepieniem osiowym, pęknięciem wzdłużnym lub złamaniem rozciągającym i są powszechnie obserwowane w laboratorium podczas testów jednoosiowego ściskania. Wysokie poziome lub równoległe do powierzchni naprężenia ściskające mogą wynikać z regionalnych tektonicznych lub topograficznych lub erozji lub wykopów nadkładu.

Biorąc pod uwagę dowody terenowe i obserwacje występowania, tryb pękania i formy wtórne, wysokie naprężenia ściskające równoległe do powierzchni i szczelinowanie eksfoliacyjne (rozszczepienie osiowe) wydaje się być najbardziej wiarygodną teorią wyjaśniającą powstawanie stawów złuszczających.

Znaczenie geologii inżynierskiej

Rozpoznanie obecności połączeń eksfoliacji może mieć ważne implikacje w inżynierii geologicznej . Najbardziej zauważalny może być ich wpływ na stabilność zbocza. Połączenia eksfoliacji podążające za topografią nachylonych ścian doliny, zboczy wzgórz skalnych i klifów mogą tworzyć bloki skalne, które są szczególnie podatne na przesuwanie się. Szczególnie, gdy czubek zbocza jest podcięty (naturalnie lub w wyniku działalności człowieka), ślizganie się po płaszczyznach stawu złuszczającego jest prawdopodobne, jeśli zanurzenie stawu przekracza kąt tarcia stawu. Na pracę fundamentów może mieć również wpływ obecność spoin złuszczających, na przykład w przypadku zapór . Złuszczenia spoin pod zapory mogą stwarzać znaczne zagrożenie wyciekiem , podczas gdy zwiększone ciśnienie wody w spoinach może skutkować podnoszeniem lub przesuwaniem się zapory. Wreszcie złącza eksfoliacji mogą wywierać silną kontrolę kierunkową wód gruntowych i transportu zanieczyszczeń.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Exfoliation_joint&oldid=1125128425 ”