Fałd (geologia) -Fold (geology)
W geologii strukturalnej fałd to stos pierwotnie płaskich powierzchni, takich jak warstwy osadowe , które są wyginane lub zakrzywione podczas trwałej deformacji . Fałdy w skałach różnią się wielkością od mikroskopijnych zmarszczek po fałdy wielkości gór. Występują jako pojedyncze pojedyncze fałdy lub w zestawach okresowych (znanych jako ciągi fałd ). Synsymentarne fałdy to te, które powstają podczas osadzania się osadów.
Fałdy powstają w zróżnicowanych warunkach naprężeń , ciśnienia porowego i gradientu temperatury , o czym świadczy ich obecność w miękkich osadach , w pełnym spektrum skał metamorficznych , a nawet jako pierwotne struktury przepływu w niektórych skałach magmowych . Zespół fałd rozmieszczonych w skali regionalnej stanowi pas fałdowy, wspólną cechę stref orogenicznych . Fałdy są powszechnie tworzone przez skrócenie istniejących warstw, ale mogą również powstawać w wyniku przemieszczenia na uskoku niepłaskim ( fałd uskokowy ), na wierzchołku uskoku rozchodzącego się ( fałd propagacji uskoku ), w wyniku zagęszczenia różnicowego lub wskutek na skutki wysokiego poziomu magmowej intruzji , np. nad laccolith .
Zwiń terminologię
Zawias składany to linia łącząca punkty maksymalnej krzywizny na złożonej powierzchni. Linia ta może być prosta lub zakrzywiona. W odniesieniu do tej funkcji użyto również terminu linia zawiasów .
Powierzchnię fałdy widzianą prostopadle do kierunku jej skracania można podzielić na części zawiasowe i kończynowe , kończyny to boki fałdu, a strefa zawiasowa to miejsce, w którym kończyny się zbiegają. W strefie zawiasowej znajduje się punkt zawiasowy, który jest punktem minimalnego promienia krzywizny (maksymalnej krzywizny) zagięcia. Grzbiet fałdy reprezentuje najwyższy punkt powierzchni fałdy, podczas gdy dolina jest najniższym punktem. Punkt przegięcia fałdu to punkt na kończynie, w którym wklęsłość odwraca się; na regularnych fałdach jest to środek kończyny .
Powierzchnia osiowa jest zdefiniowana jako płaszczyzna łącząca wszystkie linie zawiasowe ułożonych w stos złożonych powierzchni. Jeśli powierzchnia osiowa jest płaska, nazywa się ją płaszczyzną osiową i można ją opisać w kategoriach uderzenia i zanurzenia .
Fałdy mogą mieć oś zagięcia . Oś zagięcia „jest najbliższym przybliżeniem do linii prostej, która po przesunięciu się równolegle do siebie tworzy formę zagięcia”. (Davis i Reynolds, 1996 za Donathem i Parkerem, 1964; Ramsay 1967). Zagięcie, które można wygenerować za pomocą osi zagięcia, nazywa się zagięciem cylindrycznym . Termin ten został poszerzony o fałdy prawie cylindryczne. Często oś zagięcia pokrywa się z linią zawiasu.
Cechy opisowe
Rozmiar zgięcia
Drobne fałdy są dość często widoczne na wychodni; większe fałdy rzadko występują, z wyjątkiem bardziej suchych krajów. Drobne fałdy mogą jednak często stanowić klucz do głównych fałd, z którymi są powiązane. Odzwierciedlają ten sam kształt i styl, kierunek, w którym leżą zamknięcia fałd głównych, a ich rozcięcie wskazuje na położenie płaszczyzn osiowych fałd głównych i kierunek ich przewracania
Złóż kształt
Fałd może mieć kształt szewronu , z płaskimi kończynami spotykającymi się na osi kątowej, wierzchołkowy z zakrzywionymi kończynami, okrągły z zakrzywioną osią lub eliptyczny o nierównej długości fali .
Szczelność zagięcia
Ścisłość fałdu jest definiowana przez wielkość kąta między kończynami fałdu (mierzonego stycznie do powierzchni fałdu na linii przegięcia każdej kończyny), zwanego kątem między kończynami. Delikatne fałdy mają kąt między kończynami od 180 ° do 120 °, otwarte fałdy wahają się od 120 ° do 70 °, ciasne fałdy od 70° do 30°, a ciasne fałdy od 30° do 0°. Izolinie lub fałdy izoklinowe mają kąt między kończynami od 10° do zera, z zasadniczo równoległymi kończynami.
Symetria składania
Nie wszystkie fałdy są równe po obu stronach osi fałdy. Osoby o stosunkowo równych kończynach są określane jako symetryczne , a te o bardzo nierównych kończynach są asymetryczne . Fałdy asymetryczne mają na ogół oś pod kątem do pierwotnej rozwiniętej powierzchni, na której się utworzyły.
Facing i wergencja
Wergencję oblicza się w kierunku prostopadłym do osi zagięcia.
Klasy stylu deformacji
Fałdy, które zachowują jednolitą grubość warstwy, są klasyfikowane jako fałdy koncentryczne . Te, które nie są nazywane podobnymi fałdami . Podobne fałdy wykazują tendencję do ścieńczenia kończyn i pogrubienia strefy zawiasowej. Koncentryczne fałdy są powodowane przez wypaczenie z aktywnego wyboczenia warstw, podczas gdy podobne fałdy powstają zwykle przez pewną formę przepływu ścinającego, w którym warstwy nie są aktywne mechanicznie. Ramsay zaproponował schemat klasyfikacji fałd, który często jest używany do opisu fałd w profilu w oparciu o krzywiznę wewnętrznych i zewnętrznych linii fałd oraz zachowanie izogonów zanurzenia . czyli linie łączące punkty o równym zagłębieniu na sąsiednich zagiętych powierzchniach:
Klasa | Krzywizna C | Komentarz |
---|---|---|
1 | C wewnętrzne > C zewnętrzne | Izogony zanurzenia zbiegają się |
1A | Grubość ortogonalna przy zawiasie węższa niż przy kończynach | |
1B | Fałdy równoległe | |
1C | Grubość ortogonalna przy kończynach węższa niż przy zawiasie | |
2 | C wewnętrzne = C zewnętrzne | Izogony zanurzenia są równoległe: podobne fałdy |
3 | C wewnętrzne < C zewnętrzne | Izogony zanurzenia rozchodzą się |
Rodzaje fałd
Liniowy
- Antyklina : liniowa, warstwy zwykle opadają z dala od środka osiowego, najstarsze warstwy znajdują się w centrum, niezależnie od orientacji.
- Synklina : liniowa, warstwy zwykle opadają w kierunku środka osiowego, najmłodsze warstwy w centrum, niezależnie od orientacji.
- Antyforma : liniowa, warstwy zapadające z dala od środka osiowego, wiek nieznany lub odwrócony.
- Synforma : liniowa, warstwy zapadające w kierunku środka osiowego, wiek nieznany lub odwrócony.
- Monoklina : liniowa, zapadanie warstw w jednym kierunku pomiędzy poziomymi warstwami z każdej strony.
- Leżący: liniowa płaszczyzna osiowa fałdu zorientowana pod małym kątem, powodująca przewrócenie warstw w jednym kończynie fałdu.
Inne
- Kopuła : nieliniowa, warstwy zapadają się z dala od centrum we wszystkich kierunkach, najstarsze warstwy w centrum.
- Basen : nieliniowy, warstwy zapadają w kierunku środka we wszystkich kierunkach, najmłodsze warstwy w centrum.
- Chevron : fałda kątowa z prostymi kończynami i małymi zawiasami
- Opad: typowo monoklinalny, będący wynikiem zróżnicowanego zagęszczania lub rozpuszczania podczas sedymentacji i lityfikacji.
- Ptygmatic: Fałdy są chaotyczne, losowe i rozłączone. Typowe dla fałdowania osadów opadowych, migmatytów i stref odwarstwienia odbytu.
- Pasożytnicze: fałdy o krótkiej długości fali utworzone w strukturze fałd o większej długości fali - zwykle związane z różnicami w grubości złoża
- Disharmonic: Fałdy w sąsiednich warstwach o różnych długościach fal i kształtach
( Homoklina polega na zapadaniu się warstw w tym samym kierunku, choć niekoniecznie na fałdowaniu).
Przyczyny składania
Fałdy pojawiają się na wszystkich skalach, we wszystkich rodzajach skał , na wszystkich poziomach skorupy . Powstają z różnych przyczyn.
Skrócenie warstwowo-równoległe
Gdy sekwencja skał ułożonych warstwowo jest skracana równolegle do jej uwarstwienia, deformacja ta może być kompensowana na wiele sposobów, jednorodne skrócenie, odwrotne uskoki lub fałdowanie. Odpowiedź zależy od grubości warstwy mechanicznej i kontrastu właściwości między warstwami. Jeśli warstwy zaczynają się zawijać, styl zaginania jest również zależny od tych właściwości. Izolowane grube właściwe warstwy w mniej kompetentnej matrycy kontrolują fałdowanie i zazwyczaj generują klasyczne zaokrąglone fałdy klamrowe dostosowane do deformacji matrycy. W przypadku regularnych naprzemiennych warstw o kontrastujących właściwościach, takich jak sekwencje piaskowca-łupków, zwykle powstają pasma załamań, fałdy skrzynkowe i fałdy jodełkowe.
Wiele fałd jest bezpośrednio związanych z uskokami, związanymi z ich propagacją, przemieszczeniem i akomodacją odkształceń pomiędzy sąsiednimi uskokami.
Błąd zgięcia zgięcia
Fałdy uskokowo-gięciowe są spowodowane przemieszczeniem wzdłuż uskoku niepłaskiego. W uskokach niepionowych, wisząca ściana odkształca się, aby dostosować się do niedopasowania w uskoku w miarę postępu przemieszczenia. Fałdy zgięciowe występują zarówno w uskokach wzdłużnych, jak i wzdłużnych. Co więcej, uskoki listryczne tworzą antykliny najazdu w swoich wiszących ścianach. Podczas pchania, antykliny rampy tworzą się, gdy usterka ciągu przecina sekcję z jednego poziomu oddziału na drugi. Przemieszczenie nad tą rampą o wyższym kącie generuje fałdowanie.
Składanie propagacji błędów
Fałdy propagacji uskoku lub fałdy wierzchołkowe powstają, gdy na istniejącym uskoku występuje przemieszczenie bez dalszej propagacji. Zarówno w przypadku uskoków odwróconych, jak i normalnych prowadzi to do fałdowania nakładającej się sekwencji, często w postaci jednoskośnej .
Składanie oderwania
Gdy uskok ciągu w dalszym ciągu przemieszcza się powyżej płaskiego oderwania bez dalszej propagacji uskoku, mogą tworzyć się fałdy oderwania , zwykle typu pudełkowego. Występują one na ogół powyżej dobrego oderwania, jak na przykład w górach Jury , gdzie oderwanie występuje na ewaporatach środkowego triasu .
Składanie w strefach ścinania
Strefy ścinania, które są zbliżone do prostego ścinania , zazwyczaj zawierają niewielkie asymetryczne fałdy, z kierunkiem przewracania zgodnym z ogólnym wyczuciem ścinania. Niektóre z tych fałd mają mocno zakrzywione linie zawiasowe i są określane jako fałdy osłonowe . Fałdy w strefach ścinania mogą być dziedziczone, formowane w wyniku orientacji warstw przed ścinaniem lub formowane w wyniku niestabilności w przepływie ścinania.
Fałdowanie w osadach
Niedawno osadzone osady są zwykle słabe mechanicznie i podatne na remobilizację, zanim ulegną zlityfikowaniu, co prowadzi do fałdowania. Aby odróżnić je od fałdów pochodzenia tektonicznego, takie struktury nazywa się synsedymentarnymi (powstającymi podczas sedymentacji).
Fałdowanie opadu: Kiedy opady tworzą się w słabo skonsolidowanych osadach, zwykle ulegają fałdowaniu, zwłaszcza na ich krawędziach natarcia, podczas ich osadzania. Asymetria fałdów opadowych może być wykorzystana do określenia kierunków paleostropu w ciągach skał osadowych.
Odwadnianie: Szybkie odwadnianie osadów piaszczystych, prawdopodobnie wywołane aktywnością sejsmiczną, może spowodować powstanie złoża zwiniętego.
Zagęszczanie: fałdy mogą powstawać w młodszej kolejności przez zagęszczanie różnicowe na starszych strukturach, takich jak bloki uskoków i rafy .
Wtargnięcie magmowe
Umieszczenie magmowych wtargnięć ma tendencję do deformowania otaczającej wiejskiej skały . W przypadku intruzji wysokopoziomowych, w pobliżu powierzchni Ziemi, deformacja ta koncentruje się nad intruzją i często przybiera formę fałdowania, jak w przypadku górnej powierzchni laccolitu .
Składanie przepływu
Podatność warstw skalnych określa się mianem kompetencji : właściwa warstwa lub złoże skalne może wytrzymać przyłożone obciążenie bez zapadania się i jest stosunkowo mocne, podczas gdy niekompetentna warstwa jest stosunkowo słaba. Kiedy skała zachowuje się jak płyn, jak w przypadku bardzo słabej skały, takiej jak sól kamienna, lub jakiejkolwiek skały, która jest zakopana wystarczająco głęboko, zwykle wykazuje fałdowanie przepływowe (zwane również fałdowaniem pasywnym , ponieważ stawia się niewielki opór): pojawiają się warstwy przesuwały się bez zniekształceń, przybierając dowolny kształt, jaki odcisnęły na nich sztywniejsze skały. Warstwy służą po prostu jako znaczniki fałdowania. Takie fałdowanie jest również cechą wielu intruzji magmowych i lodowca .
Mechanizmy składania
Fałdowanie skał musi równoważyć deformację warstw z zachowaniem objętości w górotworze. Dzieje się to przez kilka mechanizmów.
Elastyczny poślizg
Poślizg giętki umożliwia składanie poprzez tworzenie warstwowo-równoległego poślizgu pomiędzy warstwami złożonych warstw, co w sumie powoduje deformację. Dobrą analogią jest zginanie książki telefonicznej, gdzie zachowanie objętości jest zapewnione przez wsunięcie między stronami książki.
Fałd utworzony przez ściskanie właściwych pokładów skalnych nazywany jest „fałdą giętką”.
Wyboczenie
Zazwyczaj uważa się, że fałdowanie następuje przez proste wyboczenie płaskiej powierzchni i jej ograniczającej objętości. Zmiana objętości jest kompensowana przez warstwę równolegle skracającą objętość, która rośnie w grubości . Składanie pod tym mechanizmem jest typowe dla podobnego stylu składania, ponieważ cieńsze kończyny są skracane w poziomie, a pogrubione zawiasy robią to w pionie.
Przemieszczenie masy
Jeżeli odkształcenie zaginania nie może być skompensowane przez poślizg przy zginaniu lub skrócenie (wyboczenie) przy zmianie objętości, skały są na ogół usuwane ze ścieżki naprężenia. Osiąga się to poprzez rozpuszczanie ciśnieniowe , formę procesu metamorficznego, w którym skały skracają się rozpuszczając składniki w obszarach o dużym naprężeniu i ponownie osadzając je w obszarach o mniejszym naprężeniu. Powstałe w ten sposób fałdy obejmują przykłady w migmatytach i obszarach o silnym osiowym rozszczepieniu planarnym .
Mechanika składania
Fałdy w skale tworzą się wokół pola naprężeń, w którym znajdują się skały, oraz reologii , czyli metody reakcji na naprężenia, w momencie przyłożenia naprężenia.
Reologia fałdowanych warstw decyduje o charakterystycznych cechach fałd mierzonych w terenie. Skały, które łatwiej się odkształcają, tworzą wiele fałdów o krótkich falach i dużej amplitudzie. Skały, które nie odkształcają się tak łatwo, tworzą fałdy o długich falach i niskiej amplitudzie.
Implikacje ekonomiczne
Przemysł wydobywczy
Warstwy skały, które zaginają się w zawias, muszą kompensować duże odkształcenia w strefie zawiasów. Powoduje to puste przestrzenie między warstwami. Te pustki, a zwłaszcza fakt, że ciśnienie wody w pustkach jest niższe niż na zewnątrz, działają jak wyzwalacze odkładania się minerałów. Przez miliony lat proces ten umożliwia gromadzenie dużych ilości minerałów śladowych z dużych przestrzeni skalnych i deponowanie ich w bardzo skoncentrowanych miejscach. Może to być mechanizm odpowiedzialny za żyły. Podsumowując, szukając żył cennych minerałów, warto poszukać skał silnie pofałdowanych, dlatego też przemysł wydobywczy jest bardzo zainteresowany teorią fałdowania geologicznego.
Przemysł naftowy
Pułapki antykliniczne powstają przez składanie skał. Na przykład, jeśli jednostka porowatego piaskowca pokryta łupkiem o niskiej przepuszczalności zostanie pofałdowana w antyklinę, może zawierać węglowodory uwięzione w grzbiecie fałdu. Większość pułapek antyklinalnych powstaje w wyniku bocznego nacisku, fałdującego warstwy skalne, ale może również powstać w wyniku zagęszczania osadów.
Zobacz też
Uwagi
Dalsze czytanie
- Barnesa, ŚJ; Lisle, RJ (2013). „Pomiary i techniki terenowe”. Podstawowe mapowanie geologiczne (wyd. 4). John Wiley i synowie. p. 79. Numer ISBN 978-1-118-68542-6.
- Davis, George H.; Reynolds, Stephen J. (1996). "Marszczenie". Geologia strukturalna skał i regionów . Nowy Jork: John Wiley i synowie. s. 372-424. ISBN 0-471-52621-5.
- Donath, FA; Parker, RB (1964). „Foldery i składanie”. Biuletyn Towarzystwa Geologicznego Ameryki . 75 (1): 45-62. Kod Bib : 1964GSAB...75...45D . doi : 10.1130/0016-7606(1964)75[45:FAF]2.0.CO;2 . ISSN 0016-7606 .
- Lisle, Richard J. (2004). "Składanie". Struktury i mapy geologiczne (wyd. 3). Elsevier. s. 33 . ISBN 0-7506-5780-4– za pośrednictwem Fundacji Archiwum.
- McKnight, Tom L.; Hess, Darrel (2000). „Procesy wewnętrzne: składanie” . Geografia fizyczna: docenienie krajobrazu . Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. s. 409–14 . ISBN 0-13-020263-0– za pośrednictwem Fundacji Archiwum.
- Pollard, David D.; Fletcher, Raymond C. (2005). Podstawy geologii strukturalnej . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. ISBN 0-521-83927-0– za pośrednictwem Fundacji Archiwum.
- Ramsay, JG, 1967, Składanie i szczelinowanie skał : McGraw-Hill Book Company, New York, 560 s., ISBN 193066589X