ZESTAW 15
główne układy sil
Układy sił:* ściskanie (kompresja)* rozciąganie (tensja)* ścinanie* zginanie •elipsoidy przyrostu odkształcenia tj. elipsoidy odkształcenia cząstkowego, odzwierciedlające tę część efektu końcowego,którą wniosły kolejne fazy deformacji; •elipsoidę odkształcenia końcowego efekt końcowy
budinaż- podział ławic mniej podatnych w otoczeniu podatniejszych na bochenkowate formy, częściowo lub w całości izolowane od siebie przez materiał podatniejszy. Zazwyczaj najdłuższy wymiar jest równoległy do osi fałdu,
Budinaż znaleziono u podstawy nasunięć, przy uskokach, w strefach podatnego ścinania.
„megabudinaż” niektóre przejawy wielko skalowej fragmentacji tektonicznej w ośrodkach
wybitnie niejednorodnych (np. skałki pienińskiego pasa skałkowego).
Duplexy (definicja,mechanizmy, powstanie):
sięDupleks- ciało nasunięte, rozbite w trakcie ruchu na
szereg wąskich bloków rozdzielonych powierzchniami poślizgu
Bryła typu horse w polskiej terminologii odpowiada pojęciu łuski Segmenty dupleksu są płaskie lub sigmoidalnie wygięte, ale z reguły wykazują jednokierunkowe nachylenie, czyli odpowiadają staremu pojęciu struktury imbrykacyjnej. Łuski są obwiedzione powierzchniami poślizgu nie tylko na wzajemnych
kontaktach, ale też od dołu i od góry. Klasyczne wieloskładnikowe dupleksy rozwijają się między nasunięciem spągowym a nasunięciem stropowym]. Imbrykacyjne uskoki, którymi rozdzielone są łuski, zlewają się w głębi z nasunięciem spągowym, które jednak może się rozwidlać zagłębiając się nieco w podłoże i wówczas powstaje lokalny dupleks podłoża obecnie rolę wysokich ciśnień porowych.Dominujące nachylenie łusek w obrębie dupleksu jest zwrócone w kierunku przeciwstawnym do kierunku transportu tektonicznego, czyli obsekwentnie uskoki na granicach łusek są wówczas uskokami odwróconymi.Obecne są także dupleksy o nachyleniu łusek przeciwnym, czyli konsekwentnym. Poślizgi łuskowe mają wówczas charakter uskoków normalnych, a cała struktura reprezentuje dupleks ekstensyjny. W odróżnieniu od klasycznego dupleksu kontrakcyjnego, pochodzącego z kompresji, dupleks ekstensyjny jest następstwem połogiego rozciągania lub ześlizgu grawitacyjnego. Rozwój dupleksów jest związany z rozległymi nasunięciami lub
płaszczowinami z odkłucia , które są najczęstszym i największym typem struktur nasunięciowych.
Nasunięcie macierzyste towarzyszy warstwie podatnej lub granicy kompleksów o różnej podatności.
b) Mechanizm duplexowania: dla dupleksów kontrakcyjnych Każde nasunięcie musi być przestrzennie skompensowane przez: * sfałdowanie u czoła, złuskowanie, itp. * wyjście powierzchni ruchu na powierzchnię terenu. Dźwiganie się powierzchni nasunięcia ku powierzchni terenu dokonuje się wzdłuż uskoku odwróconego, wytwarzającego stopień rampowy [ramp, footwall ramp]. Zazwyczaj jest ich wiele; kolejne stopnie rampowe są powiązane odcinkami poślizgu poziomego . Łuski wcześniejsze wspinają się na późniejsze, przemieszczając się wraz z nimi „na ich grzbietach” - stąd mechanizm „piggyback”. W ten sposób dochodzi do znacznego spiętrzenia - pogrubienia pierwszego odcinka kształtującego się dupleksu, co zmusza główny pakiet nasuwający się do antyklinalnego wygięcia i jeszcze zwiększa energię dupleksowania pod
nim.Sumowanie się spągowego poślizgu kolejnych łusek, doklejanych do czoła rozrastającego się dupleksu, składa się na narastający poślizg łączny; kształtuje się nasunięcie spągowe, które niekiedy może nawet całkowicie przejąć rolę stropowego.
Systemy uskoków, sieci uskokowe
struktura ograniczona co najmniej z dwu przeciwnych stron przez uskoki i wypiętrzona względem otoczeniaRów tektoniczny [graben, fault trough] - struktura wydłużonego kształtu,ograniczona co najmniej z dwu przeciwnych stron przez uskoki i obniżona względem otoczeniaJeśli tego typu struktura nie jest wyraźnie wydłużona = zapadliskoStruktury obcięte tylko z jednej strony przez uskok:* półzrąb * półrów Uskoki obrzeżające zręby i rowy są najczęściej normalne. Zręby obrzeżone uskokami normalnymi są zazwyczaj utworzone w sposób bierny - przez obniżenie obszarów sąsiednich (rowów).„Czynne” wypiętrzanie zrębów przez blokowy ruch wznoszący podłoża prowadzi do ich ograniczenia przez uskoki odwrócone (nawieszone uskoki dźwigające).Powstanie dużych rowów nie jest uwarunkowane bezwzględnym rozciąganiem poziomym, ale warunkiem subsydencji wnętrza rowu jest tensja dewiatorowa,czyli przewaga naprężenia litostatycznego nad ciśnieniem poziomym pochodzącym z innych źródeł.Rowy i zręby ograniczone przez uskoki odwrócone podchodzą w większości z pionowych ruchów blokowych podłoża.Według teorii ramowej rowy tektoniczne są wynikiem wgniatania bloków skorupy przez naciski poziome - przypadek bardzo rzadki.Rowy i baseny obrzeżone uskokami normalnymi, gdy znajdą się w polu późniejszej kompresji, są predestynowane nie do obniżania, lecz do inwersyjnego wydźwignięcia.Rowy w Polsce: górnej Nysy Kłodzkiej, krzeszowicki największa depresja uskokowa Polski : zapadlisko Przedkarpackim rowy tektoniczno-sedymentacyjne : np. rów Kleszczowa rowy starsze (np. kimeryjskie), wielokrotnie odnawiane zręby - SudetyUskoki przesuwcze - mogą, pod jednokierunkowym, równomiernym naciskiem, utworzyć równoległoboczny system dwóch komplementarnych,ostrokątnie krzyżujących się zespołów. Jeśli nacisk jest przekazywany w sposób bardziej skupiony, to trajektorie naprężeń skrajnych nie biegną równolegle do siebie, ale tworzą układy wachlarzowato-współśrodkowe. W takim polu naprężeń mogą powstać dwa wachlarzowate pęki uskoków przesuwczych, zakreślających łuki wypukłe na zewnątrz od strefy pochodzenia nacisku - np. południowe obrzeżenie platformy syberyjskiej, G. Jura, Chiny, tarcze afrykańska i arabska,
Cios w fałdach
* większa gęstość spękań
* często większa kompletność sieci ciosowej, częstość zespołów ścięciowych
* obecność lokalnych systemów spękaniowych, wywołanych naprężeniami, które wywiązują się w procesie samego tworzenia fałdu
Klasyczny układ spękań w fałdzie:
* system ortogonalny (zespoły podłużny i poprzeczny względem osi fałdu)
* system romboidalny (sprzężone zespoły diagonalne względem osi fałdu)
Naprężenia szczątkowe zostały zmagazynowane w warstwach jeszcze poziomych - w początkowych fazach kompresji fałdotwórczej; podczas wyginania warstw zachowały przybliżoną współkształtność z ich powierzchniami. W jakiś czas po utworzeniu fałdów, podczas ogólnego odprężania, uwarunkowały otwieranie się spękań prostopadle do swoich trajektorii a wiec do ich warstw. Według Jaroszewskiego, decydujący etap otwarcia spękań dominującej sieci ciosu katetalnego następuje po fałdowaniu. Spękania ciosowe swoiste dla fałdów są właściwe fałdom ze zginania,
zwłaszcza w strefach przegubowych: są to równoległe do osi fałdu przegubowe spękania radialne [hinge radial joint]. Ich orientacja zależy od lokalnego układu naprężeń.
W takim fałdowaniu mogą zachodzić transformacje naprężeń głównych, w związku z czym mogą powstać dwa systemy sprzężonych spękań ścięciowych.
Hipoteza tensyjna Większość spękań ciosowych na platformach ma charakter ekstensyjny. Hipoteza niekiedy kwestionowana - współczesne naprężenia rozciągające obserwuje się niemal wyłącznie w strefach ryftowych. Mechanizm tensyjny koncentruje się w zewnętrznej (wypukłej) strefie fałdów i fleksur. Tak powstają przegubowe spękania radialne, ograniczone do skrętów fleksur i fałdów ze zginania, głównie antyklinalnych.
Hipoteza kompresyjna Dwuskładnikowe systemy ciosu byłyby sprzężonymi zespołami powierzchni ścinania, utworzonymi pod działaniem regionalnej kompresji. Jednak w przyrodzie dominują systemy ortogonalne lub zbliŜone, a większość spękań ciosowych ma cechy ekstensyjne, nie ścięciowe. Hipoteza skręceniowa
Doświadczenia Daubrée'go (1879), który uzyskał ortogonalną siatkę pęknięć w skręcanej płycie szklanej. W przyrodzie - efekt jednoczesnego rozciągania w 2 mniej więcej prostopadłych kierunkach.
Hipoteza zmęczeniowa Wpływ pulsacji pływów księżycowych; hipoteza pływowa. Implikuje to jednak globalną prawidłowość geometryczną, co nie znajduje potwierdzenia. Według obliczeń Nura (1982) pękanie tensyjne pod działaniem stałych pływów nie powinno sięgać głębiej niż kilka metrów.
Hipoteza sejsmiczna Często obserwowano prawidłowe układy spękań powstające w trakcie trzęsień ziemi. Podobną genezę przypisał Dżułyński (1953) nachylonym spękaniom w wapieniach Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej.
Hipoteza diagenetyczno-kontrakcyjna Podkreśla tzw. endokinetyczną naturę spękań: źródła energii tkwią w samej skale. Skutek zmian objętościowych towarzyszących lityfikacji osadów lub oddawaniu ciepła. Wymienia się także dodatkowe czynniki porządkujące - syndiagenetyczne impulsy tektoniczne, pierwotne nachylenie warstw związane z nierównomierną kompakcją, wpływ konfiguracji basenu sedymentacyjnego lub anizotropię sedymentacyjną.
Hipoteza planetarna Siły będące pochodną ruchu obrotowego Ziemi. Endokinetyczne źródła energii (diageneza, kontrakcja termiczna); wpływy planetarne spełniałyby rolę czynnika spustowego i porządkującego.
Hipoteza grawitacyjno-odprężeniowa Stan naprężeń, przejawiający się pękaniem ciosowym w procesie odprężania, reprezentuje napręŜenia szczątkowe, które mogą być przechowane w skałach nawet przez kilkadziesiąt milionów lat. Otwierające się dzisiaj spękania odzwierciedlają nie współczesny, a często znacznie starszy plan naprężeń
ZESTAW 16
Od czego zależy kąt ścinania
Zniszczenie poślizgowe jest zawsze zniszczeniem ze ścinania (ścięcia podatne),
zniszczenie kruche pochodzi zwykle z rozciągania (ale znane są też kruche
ścięcia), zniszczenie rozdzielcze może należeć do obydwu kategorii.
W wielu przypadkach, uznanie jakiejś deformacji za ciągłą lub nieciągłą,
odkształcenie plastyczne lub zniszczenie, jest tylko kwestią skali obserwacji.
O geometrii odkształcenia decydują nie siły, lecz naprężenia. To samo dotyczy
zniszczenia.
•Gdy wzdłuż jednej choćby osi działa siła rozciągająca, nie działa żadna siła,
albo działa siła ściskająca znacznie słabsza od dwu pozostałych - to w tym
kierunku następuje poszerzanie (ekstensja) ośrodka i powstaje pęknięcie
tensyjne (ekstensyjne), prostopadłe do osi owego naprężenia.
•Gdy wszystkie trzy siły są ściskające o nierównych wartościach, ale żadna
nie jest nieporównywalnie niższa od pozostałych, przekroczenie wytrzymałości
na ściskanie - ścinanie powoduje zniszczenie ścięciowe.
Powierzchnie zniszczenia ścięciowego tworzą system złożony z 2 zespołów
nachylonych symetrycznie względem osi skrajnych naprężeń głównych
(σ1 i σ3) i krzyżujących się wzdłuż osi naprężenia pośredniego (σ2).
Jest to system sprzężony, system ścięć sprzężonych [conjugate system].
Niekiedy wykształca się tylko jeden zespół, ale im wyższy poziom naprężeń,
tym bardziej niezawodnie rozwija się zespół dopełniający, czyli komplementarny
[complementary set].
Kąt między zespołami komplementarnymi, w odróżnieniu od płaszczyzn
największego ścinania, nie jest prosty: od strony osi σ1 jest to kąt ostry, od
strony osi σ3 - rozwarty.
Powstanie ścięć wymaga pewnego poślizgu, a temu przeciwstawia się tarcie
w obrębie skały, czy tarcie wewnętrzne [internal friction].
Jest ono tym mniejsze, im mniejsze jest naprężenie normalne działające
prostopadle do powierzchni poślizgu. To zaś jest tym mniejsze, im bardziej owa
powierzchnia zbliża się do płaszczyzny σ1σ2, a więc im większy jest kąt α.
Im powierzchnia ścięcia jest bliższa płaszczyzny σ1σ2, a więc jednej z
płaszczyzn głównych, tym mniejsze są wartości naprężenia stycznego, które
osiągają maksimum przy α = 450.
Między tymi sprzecznymi tendencjami ustala się więc kompromis: ścięcie
dokonuje się wzdłuż pary (lub dwu zespołów) powierzchni o położeniu
mieszczącym się między dwiema płaszczyznami największego ścinania a
płaszczyzną σ1σ2.
Wynik tego kompromisu jest funkcją własności (tarcia wewnętrznego) danej
skały, ale kąt między powierzchniami komplementarnych ścięć musi być ostry
od strony σ1 i rozwarty od strony σ3.
Prawidłowość ta może się zmienić tylko przy ścinaniu w ośrodku wysoce
plastycznym, z powodu wtórnego obrotu powierzchni ścięć przy spłaszczaniu
elipsoidy deformacji.
Kąt Θ między osią σ1 a powierzchniami ścięć, zwany kątem ścinania [angle of
shear], ma dla danego rodzaju skały wartość stałą; w skałach bardziej
podatnych nieco rosnącą ze wzrostem ciśnienia otaczającego.
Kąty ścinania skał podatnych są z reguły większe niż skał niepodatnych, a
skały wybitnie kruche bez udziału wysokiego ciśnienia bocznego w ogóle nie
ulegają ścinaniu, lecz pękaniu ekstensyjnemu (kąt ścinania spada do zera).
W przeciętnych skałach litych Θ wynosi ok. 300.
Wpływ anizotropowości na orientację powierzchni zniszczenia:
w przypadku ścinania wpływ ten jest największy, gdy kąt β między osią σ1
a powierzchniami wyraźnej anizotropowości (np. kliważu) wynosi 15-450:
wówczas jeden z komplementarnych zespołów ścięć rozwija się z reguły
wzdłuż powierzchni osłabionych, drugi zaś wykształca się, lub wykształca się
słabo, pod zwiększonym, ale wciąż ostrym kątem względem pierwszego.
Przy β w przedziałach 0-150 i 45-600 wykorzystanie powierzchni wyraźnej
anizotropii przez ścięcia zachodzi tylko w niektórych stanach naprężeń.
Gdy anizotropia jest słabiej wyrażona, następuje często tylko pewna zmiana
kąta ścinania.
zwrot ruchu uskokowego względem struktury ogólnej
(a) uskok antytetyczny - przeciwdziała następstwom strukturalnym nachylenia warstw lub działania uskoku nadrzędnego
(b) uskok homotetyczny/syntetyczny- wzmacnia następstwa strukturalne nachylenia warstw lub działania uskoku nadrzędnego
kierunek ruchu uskokowego względem orientacji powierzchni uskokowej
(a) zrzutowe - ruch równoległy do linii upadu powierzchni uskokowej * normalne - powierzchnia uskokowa jest
nachylona w strone skrzydła zrzuconego * odwrócone (inwersyjne) - powierzchnia uskokowa jest nachylona w strone skrzydła wiszącego * progowe - powierzchnia uskokowa zajmuje położenie pionowe
Uskoki schodowe - bliskie sobie, równoległe uskoki normalne lub
progowe o jednakowym kierunku zrzutu
(b) przesuwcze - ruch równoległy do linii biegu powierzchni uskokowej * lewoprzesuwcze/lewoskrętne - ruch wywołuje rotację lewoskrętną * prawoprzesuwcze/prawoskrętne - gdy ruch wywołuje rotację prawoskrętną
(c) zrzutowo-przesuwcze - kierunek ruchu zawarty między liniami biegu i upadu powierzchni uskokowej * normalno-przesuwcze * inwersyjno-przesuwcze * progowo-przesuwcze
(3) tor ruchu uskokowego (a) uskok translacyjny - tor ruchu prostoliniowy lub
prostoliniowo-łamany (b) uskok rotacyjny - tor ruchu łukowy * zawiasowy - wzdłuż całego uskoku występuje jeden zwrot ruchu * nożycowy - wzdłuż uskoku występują dwa przeciwstawne zwroty ruchu
Mechanizm duplexowania:
dla dupleksów kontrakcyjnych Każde nasunięcie musi być przestrzennie skompensowane przez: * sfałdowanie u czoła, złuskowanie, itp. * wyjście powierzchni ruchu na powierzchnię terenu. Dźwiganie się powierzchni nasunięcia ku powierzchni terenu dokonuje się wzdłuż uskoku odwróconego, wytwarzającego stopień rampowy [ramp, footwall ramp]. Zazwyczaj jest ich wiele; kolejne stopnie rampowe są powiązane odcinkami poślizgu poziomego . Łuski wcześniejsze wspinają się na późniejsze, przemieszczając się wraz z nimi „na ich grzbietach” - stąd mechanizm „piggyback”. W ten sposób dochodzi do znacznego spiętrzenia - pogrubienia pierwszego odcinka kształtującego się dupleksu, co zmusza główny pakiet nasuwający się do antyklinalnego wygięcia i jeszcze zwiększa energię dupleksowania pod
nim.Sumowanie się spągowego poślizgu kolejnych łusek, doklejanych do czoła rozrastającego się dupleksu, składa się na narastający poślizg łączny; kształtuje się nasunięcie spągowe, które niekiedy może nawet całkowicie przejąć rolę stropowego.
Cios w fałdach
* większa gęstość spękań * często większa kompletność sieci ciosowej, częstość zespołów śeciowych
* obecność lokalnych systemów spękaniowych, wywołanych naprężeniami, które wywiązują się w procesie samego tworzenia fałdu
Klasyczny układ spękań w fałdzie:
* system ortogonalny (zespoły podłużny i poprzeczny względem osi fałdu) * system romboidalny (sprzężone zespoły diagonalne względem osi fałdu)
Naprężenia szczątkowe zostały zmagazynowane w warstwach jeszcze poziomych - w początkowych fazach kompresji fałdotwórczej; podczas wyginania warstw zachowały przybliżoną współkształtność z ich powierzchniami. W jakiś czas po utworzeniu fałdów, podczas ogólnego odpręŜania, uwarunkowały otwieranie się spękań prostopadle do swoich trajektorii, a więc i do warstw.
Fałdki ciągnione
powstają w skrzydlach ,w warstwach bardziej podatnych o otoczenia, W stosunku do większych fałdów synkinematyczne, a także do niektórych uskoków i nasunięć którym towarzyszą. F.c występują w szczelinach, wzdłuż których nastąpiło przemieszczenie, a które są wypełnione materiałem podatniejszym od otoczenia. Na ogół zaokrąglonych przegubach i wergencja tych fałdków jest zawsze zgodna ze zwrotem przemieszczenia wzdłuż szczeliny, w której występują. Fałdki o osiach bardzo stromych wskazują, że przemieszczenie miało charakter uskoku przesuwczego, a o osiach poziomych - na jego charakter zrzutowy
ZESTAW 17
typy naprężeń
napreżenie- ogół sił wewnętrznych, wywiązujących się w ciele stałym
w efekcie działania czynników dążących do odkształcenia ciała,wielkosc tensorowa typy-normalne(ściskające lub rozciagające),styczne
Elementy składowe płaszczowin
według Lugeona,-okno tektoniczne,-płaszczowina górna,-czapki tektoniczne,-dygitacje,-paraautochton,-dygitacje czołowe,-skręt czołowy,-płaszczowina dolna,-autochton,-skret korzeniowykorzenie płaszczowiny górnej.(mozn te elementy opisać): Ciało płaszczowiny buduje allochton, który w stosunku do nie przemieszczonego podłoża - autochtonu, ale także w stosunku do innych płaszczowin danego regionu, cechuje mniejsza lub większa odmienność facjalna, często też stratygraficzna.Między autochtonem a allochtonem mieści się niekiedy parautochton = masy skalne nieco przemieszczone, ale zachowujące bezpośredni i bliski związek z: autochtonem.Płaszczowina jest często oderwana tektonicznie i/lub odcięta erozyjnie od strefy, od której rozpoczął się jej transport, czyli od korzeni płaszczowiny. Rozcięcie erozyjne płaszczowiny może odsłonić spod niej jej podłoże = powstaje okno tektoniczne; względnie pozostawia tylko izolowany ostaniec masy allochtonicznej - czapkę tektoniczną . Rozwidlenie czołowej partii płaszczowiny (lub dużego fałdu leżącego) nosi nazwę digitacji ; a sięgające głębiej, nieco usamodzielnione elementy składowe płaszczowin to płaszczowiny cząstkowe.
b)Jak powstają płaszczowiny z odkłucia: z uskokami nasuwczymi wiążą się chartka fałdy w przypadku fałdów z odkłucia nie powstają rampy,całkowite przemieszczenie wzdłuż uskoku odbywa się w obrębie jednego horyzontu podatnego,fałdy zaś tworzą się wyłącznie w wyniku deformacji nadległych warstw!!! Rozwój dupleksów jest związany z rozległymi nasunięciami lub płaszczowinami z odkłucia, które są najczęstszym i największym typem struktur nasunięciowyc
Struktury towarzyszące uskokom przesuwczym
A. Struktury nadprzesuwcze
• pęknięcia tensyjne, podrzędne uskoki przesuwcze lub normalne
• rzadziej odwzorowaniem wgłębnego przemieszczenia przesuwczego jest
strefa fleksurowa typu orokliny [orocline] lub zafałdowania o osiach stromych lub pionowych Struktury nadprzesuwcze mają z reguły układ kulisowy: Struktury pochodne: * przy ruchu zbieżnym - fałdy, uskoki przesuwcze, odwrócone i nasunięcia, * przy ruchu rozbieżnym - uskoki normalne
* warunki transtensyjne uprzywilejowują niskokątowe ścięcia Riedla (aż do pozycji równoległej); * warunki transpresyjne - uprzywilejowują ścięcia wysokokątowe
B. Struktury przyprzesuwcze - towarzyszące obocznie uskokom przesuwczym Są to głównie przesuwcze uskoki drugiego rzędu a zwłaszcza uskoki pierzaste na ogół analogiczne co do kinematyki i pozycji kątowych do odpowiednich uskoków nadprzesuwczych. U krańców uskoku głównego, wskutek reorientacji i spiętrzenia naprężeń głównych rozwijają się uskoki tworzące niekiedy pęki typu „końskiego ogona”. Lokalne warunki transpresyjne i transtensyjne - powstają zręby i rowy obrzeżone przez poślizgi zrzutowo-przesuwcze.
Hipotezy rozwoju ciosu
Hipoteza tensyjna Większość spękań ciosowych na platformach ma charakter ekstensyjny. Hipoteza niekiedy kwestionowana - współczesne naprężenia rozciągające obserwuje się niemal wyłącznie w strefach ryftowych. Mechanizm tensyjny koncentruje się w zewnętrznej (wypukłej) strefie fałdów i fleksur. Tak powstają przegubowe spękania radialne, ograniczone do skrętów fleksur i fałdów ze zginania, głównie antyklinalnych.
Hipoteza kompresyjna Dwuskładnikowe systemy ciosu byłyby sprzężonymi zespołami powierzchni ścinania, utworzonymi pod działaniem regionalnej kompresji. Jednak w przyrodzie dominują systemy ortogonalne lub zbliŜone, a większość spękań ciosowych ma cechy ekstensyjne, nie ścięciowe. Hipoteza skręceniowa
Doświadczenia Daubrée'go (1879), który uzyskał ortogonalną siatkę pęknięć w skręcanej płycie szklanej. W przyrodzie - efekt jednoczesnego rozciągania w 2 mniej więcej prostopadłych kierunkach.
Hipoteza zmęczeniowa Wpływ pulsacji pływów księżycowych; hipoteza pływowa. Implikuje to jednak globalną prawidłowość geometryczną, co nie znajduje potwierdzenia. Według obliczeń Nura (1982) pękanie tensyjne pod działaniem stałych pływów nie powinno sięgać głębiej niż kilka metrów.
Hipoteza sejsmiczna Często obserwowano prawidłowe układy spękań powstające w trakcie trzęsień ziemi. Podobną genezę przypisał Dżułyński (1953) nachylonym spękaniom w wapieniach Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej.
Hipoteza diagenetyczno-kontrakcyjna Podkreśla tzw. endokinetyczną naturę spękań: źródła energii tkwią w samej skale. Skutek zmian objętościowych towarzyszących lityfikacji osadów lub oddawaniu ciepła. Wymienia się także dodatkowe czynniki porządkujące - syndiagenetyczne impulsy tektoniczne, pierwotne nachylenie warstw związane z nierównomierną kompakcją, wpływ konfiguracji basenu sedymentacyjnego lub anizotropię sedymentacyjną.
Hipoteza planetarna Siły będące pochodną ruchu obrotowego Ziemi. Endokinetyczne źródła energii (diageneza, kontrakcja termiczna); wpływy planetarne spełniałyby rolę czynnika spustowego i porządkującego.
Hipoteza grawitacyjno-odprężeniowa Stan naprężeń, przejawiający się pękaniem ciosowym w procesie odprężania, reprezentuje napręŜenia szczątkowe, które mogą być przechowane w skałach nawet przez kilkadziesiąt milionów lat. Otwierające się dzisiaj spękania odzwierciedlają nie współczesny, a często znacznie starszy plan naprężeń
fałdy z wyboczenia- powstają przy poziomym ułożeniu warstw, ściskanie podłużne (równoległe do uławicenia), są to fałdy o osiach prostopadłych do osi ściskania.
Struktura tych fałdów jest początkowo koncentryczna, ale później ulega przeobrazeniu w symilarną, o czym decyduje kontrast lepkości ławic i ewentualne płynięcie plastyczne.
Przy wyboczeniu zespołu warstw o dużych kontrastach lepkości łatwo dochodzi do fałdowania dysharmonijnego.
ZESTAW 18
Nasunięcie, płaszczowina
(szariaż) przemieszczenie mas skalnych wzdłuż połogiej płaszczyzny zwykle o dużej amplitudzie (jeśli amplituda jest niewielka jest to uskok połogi/poziomy). Jeśli nasunięty materiał ma rozmiar regionalny i został przesunięty na odległość kilku (arbitralnie 5.) kilometrów mówimy o płaszczowinie.
Omów rolę czasu w procesie odkształcenia skał.
Pod wpływem długotrwałego, stałego obciążenia o wartości mniejszej niż granica sprężystości, plastyczności i wytrzymałości ustąpienia skała pełza. Pełzanie to postępujące, POWOLNE, odkształcenie ciągłe. Empirycznie dowiedziono, że skała zachowuje się w długim okresie czasu jak wolno płynąca ciecz (jak smoła, asfalt, czy gęsty miód). Po przyłożeniu obciążenia na skałę zaobserwujemy kolejno:
*natychmiastowe odkształcenie sprężyste - stromy, prosty odcinek (tzn. jeśli teraz odejmiemy siłę skała natychmiast powróci do stanu początkowego nawrót sprężysty)
*I faza pełzania - płynięcie sprężyste (sprężysto - lepkie, lepko - sprężyste) - następuje logarytmiczny spadek odkształcenia w czasie, po odjęciu siły nastą powolny powrót do stanu początkowego.
*II faza pełzania - płynięcie plastyczne (plastyczno - lepkie, lepko - plastyczne) - liniowy, powolny przyrost odkształceń, po odjęciu siły nastąpi częściowy nawrót, ale nie do wartości początkowej
*często, ale nie zawsze zachodzi III faza pełzania - odkształcenie ulega przyspieszeniu i kończy się zniszczeniem próbki.
Czas ten jest zależny od przyłożonego obciążenia a także T, P i roztworów porowych.
Pełzanie zachodzi od pewnej granicznej wartości (wytrzymałość trwała/na pełzanie) która w warunkach przypowierzchniowych wynosi szacunkowo 20-60% ostatecznej wytrzymałości danej skały. Pełzanie występuje więc tylko w strefach aktywnych tektonicznie (wysokie naprężenia) oraz poniżej głębokości 10-15km (obniżenie wytrzymałości) wyjątkiem jest tu sól kamienna która mając bardzo małą lepkość (1016Pa*s w stosunku do innych skał osadowych - 1022).
Wymień znane Ci klasyfikacje uskoków.
Przebieg uskoku względem lokalnego trendu strukturalnego.
Przebieg uskoku względem ogólnego trendu strukturalnego.
Zwrot ruchu uskokowego względem struktury ogólnej.
Tor ruchu uskokowego.
Kierunek ruchu uskokowego względem orientacji powierzchni uskokowej.
Klasyfikacja geometryczna - kąt upadu powierzchni uskokowej
Przedstaw główne mechanizmy fałdotwórcze.
Fałdowanie ze zginania - bazuje na odkształceniu sprężysto lepkim wg modelu ciała Kelvina poddanemu jednostronnemu zginaniu lub jednoosiowemu ściskaniu (wypaczeniu).
Charakterystyczne struktury: odspojenia przegubowe nieraz wypełnione przez żyły siodłowe, fałdy harmonijkowate, uskoki i rowy epiantyklinalne, fałdki ciągnione, fałdki kolankowe (załomowe), fałdy pasożytnicze, budinaż. Szczegóły w punkcie 7.
Fałdowanie ze ścinania - główne przemieszczenie mas skalnych następuje wzdłuż gęstych spękań przecinających uławicenie, z grubsza równoległych do płaszczyzny osiowej fałdu - kliważu osiowego. Miąższość warstw mierzona równolegle do płaszczyzny osiowej fałdu jest stała:
Charakterystyczne struktury: kliważ osiowy, krenulacja.
Fałdowanie z płynięcia - korzysta z płynięcia lepko - plastycznego. Fałdy mają zmienną grubość.
Występuje we wszystkich skałach, ale dopiero przy najwyższej podatności deformacji skał (sole, wysokie T, P, długi czas trwania) tworzy charakterystyczne struktury którymi są: struktura diapirowa, selekcja deformacyjna.
Mieszane mechanizmy fałdowania - złożenie ww. mechanizmów prostych.
ZESTAW 19
Uskoki typu kruchego [brittle faults]
Powstają u końca odkształcenia sprężystego, gdy naprężenie ścinające
przekracza wytrzymałość skały na ścinanie. Stan ośrodka jest kruchy,
zniszczenie dokonuje się w sposób gwałtowny, najczęściej wzdłuż jednego
z kierunków komplementarnych.
Kąt tarcia jest zwykle duży, stąd ustawienie powierzchni uskokowej bliskie
płaszczyzny σ1σ2.
- obfitość produktów grubej kataklazy, brekcji
- często nierówna powierzchnia uskokowa
- częste uskoki schodowe
- strome (70-800) nachylenie uskoków normalnych, które w tej kategorii są
najczęstsze
Spękania systematyczne i niesystematyczne (to sposób uporządkowania):
- Systematyczne są płaskie, ściśle równoległe, mają równe odstępy i ciągną się na równych odcinkach.
Niesystematyczne są zakrzywione, mają różne kierunki i różne odstępy i kończą się na spękaniach systematycznych
Duplexy (definicja,mechanizmy, powstanie):
a)Podkreśla sięDupleks- ciało nasunięte, rozbite w trakcie ruchu na
szereg wąskich bloków rozdzielonych powierzchniami poślizgu
Bryła typu horse w polskiej terminologii odpowiada pojęciu łuski Segmenty dupleksu są płaskie lub sigmoidalnie wygięte, ale z reguły wykazują jednokierunkowe nachylenie, czyli odpowiadają staremu pojęciu struktury imbrykacyjnej. Łuski są obwiedzione powierzchniami poślizgu nie tylko na wzajemnych
kontaktach, ale też od dołu i od góry. Klasyczne wieloskładnikowe dupleksy rozwijają się między nasunięciem spągowym a nasunięciem stropowym]. Imbrykacyjne uskoki, którymi rozdzielone są łuski, zlewają się w głębi z nasunięciem spągowym, które jednak może się rozwidlać zagłębiając się nieco w podłoże i wówczas powstaje lokalny dupleks podłoża obecnie rolę wysokich ciśnień porowych.Dominujące nachylenie łusek w obrębie dupleksu jest zwrócone w kierunku przeciwstawnym do kierunku transportu tektonicznego, czyli obsekwentnie uskoki na granicach łusek są wówczas uskokami odwróconymi.Obecne są także dupleksy o nachyleniu łusek przeciwnym, czyli konsekwentnym. Poślizgi łuskowe mają wówczas charakter uskoków normalnych, a cała struktura reprezentuje dupleks ekstensyjny. W odróżnieniu od klasycznego dupleksu kontrakcyjnego, pochodzącego z kompresji, dupleks ekstensyjny jest następstwem połogiego rozciągania lub ześlizgu grawitacyjnego. Rozwój dupleksów jest związany z rozległymi nasunięciami lub
płaszczowinami z odkłucia , które są najczęstszym i największym typem struktur nasunięciowych.
Nasunięcie macierzyste towarzyszy warstwie podatnej lub granicy kompleksów o różnej podatności.
teorie zniszczeniowe Coulomba-Mohra, Griffita
GRIFFITA Założenie: w każdym materiale sprężystym są rozsiane mikroskopijne szczelinki (szczelinki Griffitha)i to one kontrolują proces zniszczenia.Taką szczelinkę w przekroju można przyrównać do wydłużonej elipsy. Jeśli prostopadle do niej działa naprężenie rozciągające σT, to na obu końcach elipsy następuje spiętrzenie naprężeń rozciągających do wartości wyrażonej równaniem Griffitha: σmax = 2σT √(l/r) l - dłuższa półoś elipsy r - promień krzywizny elipsy u jej końca Dzięki takiemu spiętrzeniu naprężeń wystarcza stosunkowo małe naprężenie rozciągające, by uruchomić a następnie kontynuować proces zniszczenia. Griffith wykazał, że naprężenia rozciągające mogą wystąpić u końców szczelinki elementarnej również wtedy, gdy znajdzie się ona w polu naprężeń wyłącznie ściskających. Niezależnie od swego nachylenia, poszczególne szczelinki Griffitha mająskłonność do propagacji w kierunku osi największego ściskania, zatem mogą
stać się zalążkiem zniszczenia ekstensyjnego, zwłaszcza przez stopniowe
zrastanie się między sobą.
Klasyfikacja kinematyczna fałdów
I Kryterium położenie pow osiowych i skrzydeł oraz ogólna pozycja form fałdowych (kryt oparta na przekroju prostopadłym do osi fałdu) fałd stojący-powierzchnia osiowa pionowa fałd pochylony - powierzchnia osiowa pochylona, obydwa skrzydła nachylone w przeciwnych kierunkach, bądź jedno pionowe, a drugie nachylone
fałd obalony - powierzchnia osiowa pochylona, obydwa skrzydła nachylone w tym samym kierunku
fałd leżący - powierzchnia osiowa pozioma
fałd przewalony - powierzchnia osiowa pochylona lub pionowa, pozycja form fałdowych odwrócona.
II kryterium symetrii wewnętrznej (symetryczność skrzydeł względem powierzchni osiowej)
fałd symetryczny - jeśli skrzydła są symetryczne względem powierzchni osiowej
fałd asymetryczny różnej długości skrzydła, często też na różnej ich miąższości lub kształcie
skrajnym asymetrii przypadku powstaje fałd złuskowany.
ZESTAW 20
Uskoki pierwotne typu podatnego
Powstają u końca odkształcenia trwałego, gdy rozmiar tego odkształcenia przekracza podatność danej skały w danych warunkach. Stan ośrodka poprzedzający zniszczenie jest podatny, a zniszczenie dokonuje się w sposób ewolucyjny - przez stopniową koncentrację poślizgów pierwotnie rozproszonych w szerokich pasmach lub nawet w całej masie podlegającej odkształceniu.
Przy małych wartościach kąta φ dochodzi do wytworzenia stosunkowo połogich uskoków normalnych i stromych odwróconych. W trakcie odkształcenia plastycznego towarzyszącemu ścinaniu powierzchnie ścięć podlegają jednak rotacji, co może spowodować, że kąt 2Θ stanie się kątem rozwartym. Powstają warunki do rozwoju zjawisk typu megabudinażu:
Wykształcają się pasma dyslokacyjne o ściśle uporządkowanej budowie wewnętrznej, ostro kontrastującej z otoczeniem, przeniknięte gęstą siecią równoległych do nich lub anastomozujących mikrościęć wewnętrznych. Są to strefy podatnego ścinania.
Jak powstają okna i czapki tektoniczne?
Okna i czapki tektoniczne są to formy odpowiednio erozyjne i ostańcowe w obrębie płaszczowiny. Powstają po nasunięciu płaszczowiny gdy, na skutek różnej odporności na erozję nasuniętych (a więc wywyższonych) warstw, odsłonięte zostają skały podłoża nasunięcia. Miejsce wychodni tych skał nazywane jest oknem erozyjnym, a ostańce zerodowanej płaszczowiny to czapki tektoniczne.
Typy morfologiczne fałdów
Kształt fałdów w przekroju,
A - zębate (zygzakowate, szewronowe, dachowe)
B - grzebieniowate,
C - hiperboliczne,
D - paraboliczne,
E - półkoliste,
F - skrzynkowe,
G - wachlarzowe.
Kat zbieżności Δ - kąt dwuścienny pomiędzy płaszczyznami reprezentującymi średnie położenie skrzydeł fałdu.
fałd normalny (otwarty)
izoklinalny (zamknięty)
wachlarzowy
Stosunek wysokości fałdu do jego promienia
fałd szerokopromienny,
fałd średniopromienny,
fałd wąskopromienny,
Kształt fałdów w planie
Wskaźnikiem jest tu stosunek długości fałdu d do jego szerokości s. Proponowany jest podział na:
- fałdy linijne
- brachyfałdy
- kopuły i niecki
Układ naprężeń
Przedstawiony na rysunku układ naprężeń dla danego pkt. znajdującego się w skale można przedstawić za pomocą tensora:
ponadto gdy spełnione są warunki statyki (sześcian nie obraca się) przeciwległe naprężenia styczne są liczbowo równe, więc redukują się, powstaje tensor naprężeń głównych (normalnych)