Usterka (geologia)
| Część serii o |
| trzęsieniach ziemi |
|---|
 |
W geologii uskokiem jest płaskie pęknięcie lub nieciągłość w objętości skały , w poprzek której nastąpiło znaczne przemieszczenie w wyniku ruchów górotworu. Duże uskoki w skorupie ziemskiej wynikają z działania sił tektonicznych płyt , z których największe tworzą granice między płytami, takie jak uskoki megathrust stref subdukcji czy uskoki transformacyjne . Uwalnianie energii związane z szybkim ruchem na aktywnych uskokach jest przyczyną większości trzęsień ziemi . Uskoki mogą również przemieszczać się powoli, w wyniku pełzania asejsmicznego .
Płaszczyzna uskoku to płaszczyzna reprezentująca powierzchnię pęknięcia uskoku. Ślad uskoku lub linia uskoku to miejsce, w którym usterka może być widoczna lub zmapowana na powierzchni. Ślad uskoku to także linia często wykreślana na mapach geologicznych w celu przedstawienia uskoku.
Strefa uskoków to grupa równoległych uskoków. Jednak termin ten jest również używany w odniesieniu do strefy pokruszonej skały wzdłuż pojedynczego uskoku. Przedłużający się ruch wzdłuż blisko rozmieszczonych uskoków może zatrzeć różnicę, ponieważ skała między uskokami jest przekształcana w soczewki skały związane z uskokami, a następnie stopniowo kruszona.
Mechanizmy błędów
Ze względu na tarcie i sztywność składowych skał, dwie strony uskoku nie zawsze mogą łatwo ślizgać się lub przepływać obok siebie, dlatego czasami wszelki ruch się zatrzymuje. Obszary o większym tarciu wzdłuż płaszczyzny uskoku, w których zostaje ona zablokowana, nazywane są nierównościami . Naprężenia narastają, gdy uskok jest zablokowany i kiedy osiąga poziom przekraczający próg wytrzymałości , uskok pęka, a nagromadzona energia odkształcenia jest częściowo uwalniana jako fale sejsmiczne , tworząc trzęsienie ziemi .
Odkształcenie występuje narastająco lub natychmiastowo, w zależności od ciekłego stanu skały; ciągliwa dolna skorupa i płaszcz gromadzą deformację stopniowo poprzez ścinanie , podczas gdy krucha górna skorupa reaguje pęknięciem - natychmiastowym uwolnieniem naprężeń - powodując ruch wzdłuż uskoku. Usterka w skałach ciągliwych może również zostać natychmiast uwolniona, gdy szybkość odkształcenia jest zbyt duża.
Ślizgaj się, podnoś, rzucaj
.jpg)
Poślizg definiuje się jako względny ruch cech geologicznych występujących po obu stronach płaszczyzny uskoku. Poczucie poślizgu uskoku definiuje się jako względny ruch skały po każdej stronie uskoku względem drugiej strony. Podczas pomiaru separacji poziomej lub pionowej rzut uskoku jest składową pionową separacji, a falowanie uskoku jest składową poziomą, jak w przypadku „Wyrzuć i podnieś”.
Wektor poślizgu można ocenić jakościowo, badając dowolne fałdowanie warstw, które może być widoczne po obu stronach uskoku. Składanie przez przeciąganie to strefa składania w pobliżu uskoku, która prawdopodobnie wynika z oporu tarcia podczas ruchu na uskoku. Kierunek i wielkość podnoszenia i wyrzucania można zmierzyć tylko poprzez znalezienie wspólnych punktów przecięcia po obu stronach uskoku (zwanych punktem przebicia ). W praktyce zwykle możliwe jest jedynie znalezienie kierunku poślizgu uskoków oraz przybliżenie wektora podnoszenia i wyrzucania.
Ściana wisząca i ściana podłogowa
Dwie strony uskoku niepionowego są znane jako ściana wisząca i ściana dolna . Ściana wisząca występuje powyżej płaszczyzny uskoku, a spąg pod nią. górnik podczas obróbki złóż rudy tabelarycznej stał ze spągiem pod stopami i ze ścianą wiszącą nad sobą. Terminy te są ważne dla rozróżnienia różnych typów usterek typu dip-slip: usterek odwrotnych i usterek normalnych. W uskoku odwrotnym ściana wisząca przesuwa się w górę, podczas gdy w uskoku normalnym ściana wisząca przesuwa się w dół. Rozróżnienie między tymi dwoma typami uskoków jest ważne dla określenia reżimu naprężeń ruchu uskoku.
Rodzaje usterek
Uskoki są klasyfikowane głównie pod względem kąta, jaki tworzy płaszczyzna uskoku z powierzchnią ziemi, zwanego spadkiem , oraz kierunku poślizgu wzdłuż płaszczyzny uskoku. W zależności od kierunku poślizgu usterki można podzielić na:
- strike-slip , gdzie przesunięcie jest głównie poziome, równoległe do śladu uskoku;
- dip-slip , przesunięcie jest przeważnie pionowe i/lub prostopadłe do śladu uskoku; Lub
- oblique-slip , łączący strike-slip i dip-slip.
Usterki poślizgu
W przypadku uskoku uderzeniowo-poślizgowego (znanego również jako błąd klucza , błąd rozdarcia lub błąd transprądowy ) powierzchnia uskoku (płaszczyzna) jest zwykle prawie pionowa, a ściana podstawy porusza się w bok w lewo lub w prawo z bardzo niewielkim ruchem pionowym. Uskoki typu Strike-Slip z ruchem lewostronnym są również znane jako sinistralne , a te z ruchem prawostronnym jako uskoki prawoskrętne . Każdy jest określony przez kierunek ruchu gruntu, jaki byłby widziany przez obserwatora po przeciwnej stronie uskoku.
Specjalną klasą błędu poślizgu jest błąd przekształcenia , gdy tworzy on granicę płyty . Ta klasa jest związana z przesunięciem w centrum rozprzestrzeniania się , takim jak grzbiet śródoceaniczny lub, rzadziej, w litosferze kontynentalnej , takiej jak transformacja Morza Martwego na Bliskim Wschodzie lub uskok alpejski w Nowej Zelandii. Uskoki transformacyjne są również określane jako „konserwatywne” granice płyt, ponieważ litosfera nie jest ani tworzona, ani niszczona.
Błędy poślizgu
Błędy poślizgu mogą być normalne („ ekstensjonalne ”) lub odwrócone .
W normalnym uskoku ściana wisząca przesuwa się w dół względem podstawy. Zrzucony blok między dwoma normalnymi uskokami opadającymi ku sobie to graben . Wyrzucony blok między dwoma odchylającymi się od siebie normalnymi uskokami to horst . Spadek większości normalnych uskoków wynosi co najmniej 60 stopni, ale niektóre normalne uskoki spadają poniżej 45 stopni . Normalne uskoki o niskim kącie o regionalnym znaczeniu tektonicznym można określić jako uskoki oderwania .
Odwrotny uskok jest przeciwieństwem normalnego uskoku - wisząca ściana przesuwa się w górę względem podstawy. Odwrócone uskoki wskazują na ściskające skrócenie skorupy. Terminologia „normalny” i „odwrotny” pochodzi z górnictwa węglowego w Anglii, gdzie najczęściej występują normalne uskoki.
Uskok ciągu ma taki sam kierunek ruchu jak uskok odwrotny, ale z zapadnięciem płaszczyzny uskoku poniżej 45°. Uskoki oporowe zwykle tworzą rampy, mieszkania i fałdy uskoków (ściana wisząca i ściana dolna).
Płaskie odcinki płaszczyzn uskoku ciągu są znane jako mieszkania , a nachylone odcinki ciągu są znane jako rampy . Zazwyczaj uskoki ciągu poruszają się w formacjach, tworząc mieszkania i wspinając się na sekcje z rampami.
Fałdy uskokowe powstają w wyniku ruchu wiszącej ściany po niepłaskiej powierzchni uskoku i są związane zarówno z uskokami rozciągającymi, jak i wzdłużnymi.
Błędy mogą zostać reaktywowane w późniejszym czasie ruchem w kierunku przeciwnym do pierwotnego ruchu (odwrócenie błędu). Normalna usterka może zatem stać się usterką odwrotną i odwrotnie.
Uskoki oporowe tworzą płaszczowiny i skałpen w dużych pasach oporowych. Strefy subdukcji to specjalna klasa uderzeń, które tworzą największe uskoki na Ziemi i powodują największe trzęsienia ziemi.
Błędy skośno-poślizgowe
Usterka, która ma składową poślizgu zanurzeniowego i składową poślizgu uderzeniowego, jest określana jako uskok poślizgu skośnego . Prawie wszystkie uskoki mają jakiś składnik zarówno poślizgu poślizgu, jak i poślizgu; w związku z tym zdefiniowanie błędu jako ukośnego wymaga, aby zarówno składowe zanurzenia, jak i uderzenia były mierzalne i znaczące. Niektóre uskoki skośne występują w transtensyjnych i transpresyjnych , a inne występują tam, gdzie kierunek wydłużania lub skracania zmienia się podczas deformacji, ale wcześniej utworzone uskoki pozostają aktywne.
Kąt Hade jest definiowany jako dopełnienie kąta nachylenia; jest to kąt między płaszczyzną uskoku a płaszczyzną pionową, która przebiega równolegle do uskoku.
Błąd listowy
Uskoki listryczne są podobne do normalnych uskoków, ale płaszczyzna uskoku zakrzywia się, przy czym spadek jest bardziej stromy w pobliżu powierzchni, a następnie płytszy wraz ze wzrostem głębokości. Zapadnięcie może spłaszczyć się do poziomu dekoltu , co skutkuje poziomym poślizgiem na płaszczyźnie poziomej. Ilustracja przedstawia osuwanie się wiszącej ściany wzdłuż uskoku listrycznego. Tam, gdzie nie ma wiszącej ściany (na przykład na klifie), ściana podstawy może opaść w sposób, który powoduje powstanie wielu uskoków listrycznych.
Błąd pierścienia
Uskoki pierścieniowe , znane również jako uskoki kaldery , to uskoki występujące w zapadniętych kalderach wulkanicznych i miejscach uderzeń bolidów , takich jak krater uderzeniowy w zatoce Chesapeake . Usterki pierścieniowe są wynikiem serii nakładających się normalnych usterek, tworzących okrągły zarys. Pęknięcia powstałe w wyniku uskoków pierścieniowych mogą być wypełnione wałami pierścieniowymi .
Błędy syntetyczne i antytetyczne
Syntetyczne i antytetyczne to terminy używane do opisania drobnych usterek związanych z poważną usterką. Uskoki syntetyczne opadają w tym samym kierunku, co uskoki główne, podczas gdy uskoki antytetyczne opadają w przeciwnym kierunku. Uskokom tym mogą towarzyszyć antykliny wywrotowe (np. styl strukturalny Delty Nigru ).
Skała uskokowa
Wszystkie uskoki mają mierzalną grubość, na którą składają się zdeformowane skały charakterystyczne dla poziomu skorupy, na którym nastąpiło uskoki, rodzajów skał dotkniętych uskokiem oraz obecności i charakteru wszelkich płynów mineralizujących . Skały uskokowe są klasyfikowane według ich tekstury i implikowanego mechanizmu deformacji. Uskok, który przechodzi przez różne poziomy litosfery, będzie miał wiele różnych rodzajów skał uskokowych rozwiniętych na jego powierzchni. Ciągłe przemieszczanie się dip-slip ma tendencję do zestawiania ze sobą skał uskokowych charakterystycznych dla różnych poziomów skorupy ziemskiej, z różnym stopniem nadruku. Efekt ten jest szczególnie wyraźny w przypadku uskoków oderwanych i dużych uskoków ciągu .
Główne rodzaje skał uskokowych to:
-
Kataklazyt – skała uskokowa spoista ze słabo rozwiniętą lub nieobecną strukturą płaską lub niespoista, charakteryzująca się ogólnie kanciastymi klastami i fragmentami skał w drobnoziarnistej matrycy o podobnym składzie.
- tektoniczna lub uskokowa – średnio- i gruboziarnisty kataklazyt zawierający >30% widocznych fragmentów.
-
Wyżłobienie uskoku - niespójny, bogaty w glinę drobno- lub bardzo drobnoziarnisty kataklazyt, który może mieć płaską tkaninę i zawierać <30% widocznych fragmentów. Mogą występować klasty skalne.
- Smuga iłowata - bogate w glinę wyżłobienie uskokowe utworzone w sekwencjach sedymentacyjnych zawierających warstwy bogate w glinę, które są silnie zdeformowane i ścinane w wyżłobienie uskokowe.
- Mylonit – skała uskokowa, która jest spoista i charakteryzuje się dobrze rozwiniętą płaską strukturą powstałą w wyniku tektonicznego zmniejszenia wielkości ziaren, zawierająca zwykle zaokrąglone porfiroklasty i fragmenty skał o składzie zbliżonym do minerałów w macierzy
- Pseudotachylyte – ultradrobnoziarnisty, szklisty materiał, zwykle czarny i o wyglądzie krzemienia , występujący w postaci cienkich płaskich żył , żył iniekcyjnych lub jako matryca pseudokonglomeratów lub brekcji , która wypełnia szczeliny dylatacyjne w skale macierzystej. Pseudotachylyte prawdopodobnie tworzy się tylko w wyniku poślizgu sejsmicznego i może działać jako wskaźnik częstotliwości uskoków w przypadku nieaktywnych uskoków.
Oddziaływania na konstrukcje i ludzi
W inżynierii geotechnicznej uskok często tworzy nieciągłość , która może mieć duży wpływ na zachowanie mechaniczne (wytrzymałość, odkształcenie itp.) gruntu i mas skalnych, na przykład w tunelu , fundamencie lub konstrukcji zbocza .
Poziom aktywności uskoku może mieć kluczowe znaczenie dla (1) lokalizacji budynków, zbiorników i rurociągów oraz (2) oceny wstrząsów sejsmicznych i zagrożenia tsunami dla infrastruktury i ludzi w pobliżu. Na przykład w Kalifornii zakazano budowy nowych budynków bezpośrednio na lub w pobliżu uskoków, które przesunęły się w holocenu (ostatnie 11 700 lat) geologicznej historii Ziemi. Można również wziąć pod uwagę uskoki, które wykazały ruch podczas epok holocenu i plejstocenu (ostatnie 2,6 miliona lat), zwłaszcza w przypadku struktur krytycznych, takich jak elektrownie, tamy, szpitale i szkoły. Geolodzy oceniają wiek uskoku, badając gleby widoczne w płytkich wykopach i geomorfologię widoczną na zdjęciach lotniczych. Ślady podpowierzchniowe obejmują ścinanie i ich związek z grudkami węglanowymi , erodowaną gliną i mineralizacją tlenku żelaza w przypadku starszej gleby oraz brak takich śladów w przypadku młodszej gleby. Datowanie radiowęglowe materiału organicznego zakopanego obok lub nad ścinaniem uskoków ma często kluczowe znaczenie dla odróżnienia uskoków aktywnych od nieaktywnych. Na podstawie takich relacji paleosejsmolodzy mogą oszacować rozmiary przeszłych trzęsień ziemi w ciągu ostatnich kilkuset lat i opracować przybliżone prognozy przyszłej aktywności uskoków.
Uskoki i złoża rudy
Wiele złóż rud leży na uskokach lub jest z nimi związanych. Dzieje się tak, ponieważ spękana skała związana ze strefami uskoków umożliwia wynurzanie się magmy lub cyrkulację płynów zawierających minerały. Przecięcia uskoków zbliżonych do pionowych są często lokalizacjami znacznych złóż rud.
Przykładem uskoku, na którym znajdują się cenne złoża miedzi porfiru, jest uskok Domeyko w północnym Chile ze złożami w Chuquicamata , Collahuasi , El Abra , Salvador , La Escondida i Potrerillos . Dalej na południe w Chile Los Bronces i El Teniente leżą na przecięciu dwóch systemów uskoków.
Usterki nie zawsze mogą działać jako kanały prowadzące do powierzchni. Zaproponowano, że głęboko osadzone „źle zorientowane” uskoki mogą zamiast tego być strefami, w których magma tworząca miedź porfirową ulega stagnacji, osiągając odpowiedni czas i rodzaj zróżnicowania magmowego . W określonym czasie zróżnicowana magma wybuchała gwałtownie z uskoków i kierowała się do płytszych miejsc w skorupie, gdzie tworzyły się osady miedzi porfiru.
Wody gruntowe
Ponieważ uskoki są strefami słabości, ułatwiają interakcję wody z otaczającą skałą i zwiększają wietrzenie chemiczne . Ulepszone wietrzenie chemiczne zwiększa rozmiar strefy zwietrzałej, a tym samym tworzy więcej miejsca dla wód gruntowych . Strefy uskoków działają jak warstwy wodonośne , a także wspomagają transport wód podziemnych.
Zobacz też
- Lista stref uskoków
- Teoria błędów Andersona
- Pełzanie asejsmiczne
- Skarpa uskoku – Niewielkie przesunięcie pionowe na powierzchni terenu
- Blok uskokowy - Duże bloki skalne utworzone przez tektoniczne i miejscowe naprężenia w skorupie ziemskiej
- Łagodzenie ruchów sejsmicznych
- Formacja górska - Procesy geologiczne leżące u podstaw powstawania gór
- Orogeneza - Powstawanie pasm górskich
- Odwrócenie paleostresu
- Zagrożenie sejsmiczne – prawdopodobieństwo wystąpienia trzęsienia ziemi na danym obszarze geograficznym w określonym przedziale czasowym
- Prążkowanie – rowek powstały w wyniku procesu geologicznego na powierzchni skały lub minerału
- Przemieszczenie pionowe - Pionowy ruch skorupy ziemskiej
Inne czytanie
- Davis, George H.; Reynolds, Stephen J. (1996). „Fałdy” . Geologia strukturalna skał i regionów (wyd. 2). John Wiley & Synowie. s. 372–424. ISBN 0-471-52621-5 .
- Fichter, Lynn S.; Baedke, Steve J. (13 września 2000). „Podstawa geologii strukturalnej Appalachów” . Uniwersytet Jamesa Madisona. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 12 stycznia 2010 r . . Źródło 19 marca 2010 r .
- Hart, EW; Bryant, Waszyngton (1997). Zagrożenie pęknięciem uskoku w Kalifornii: podział na strefy uskoków trzęsienia ziemi Alquist-Priolo z indeksem do map stref uskoków trzęsienia ziemi (raport). Tom. Publikacja specjalna 42. California Division of Mines and Geology.
- Markiz, Jan; Hafner, Katrin; Hauksson, Egill, „The Properties of Fault Slip” , Investigating Earthquakes through Regional Seismicity , Southern California Earthquake Center, zarchiwizowane z oryginału w dniu 25 czerwca 2010 r. , Pobrane 19 marca 2010 r
- . McKnight, Tom L.; Hess, Darrel (2000). „Procesy wewnętrzne: rodzaje błędów” . Geografia fizyczna: uznanie dla krajobrazu . Sala Prentice'a. s. 416–7 . ISBN 0-13-020263-0 .
Linki zewnętrzne
- Animacje ruchu uskoku w konsorcjum IRIS
- Widok z lotu ptaka na uskok San Andreas na równinie Carrizo w środkowej Kalifornii, z „How Earthquakes Happen” w USGS
- Obraz LANSAT uskoku San Andreas w południowej Kalifornii, z „What is a Fault?” w USGS
| Przegląd | |
|---|---|
| Podpola | |
| Zjawiska fizyczne |
|
| Pokrewne dyscypliny | |
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|
