Felhål
Förkastning är en typ av förkastningssten som bäst definieras av dess kornstorlek. Den återfinns som inkohesiv förkastningssten (bergart som kan brytas in i sina beståndsdelar vid nuvarande häll, endast med hjälp av fingrar/pennkniv), med mindre än 30 % klaster >2 mm i diameter. Förkastningshål bildas i ytnära förkastningszoner med spröda deformationsmekanismer. Det finns flera egenskaper hos förkastningshål som påverkar dess styrka, inklusive sammansättning, vattenhalt, tjocklek, temperatur och töjningshastighetsförhållandena för förkastningen.
Bildning
Förkastning bildas från lokalisering av töjning inom förkastningszoner under spröda förhållanden nära jordens yta. Slipningen och fräsningen från de två sidorna av förkastningen som rör sig längs varandra resulterar i kornstorleksminskning och fragmentering. Först kommer en förkastningsbreccia att bildas med mer fragmentariskt material och med fortsatt slipning kommer berget att övergå till ett förkastningshål med färre och mindre fragment, vilket förbättrar vätske-bergartinteraktionen för att förändra vissa mineraler och producera lera. Både hastigheten och sättet att glida i en förkastningszon, såväl som de tillgängliga vätskorna, kan bestämma bildningen av olika förkastningsstensorter.
Porvätskors roll
Bildandet av förkastningar bestäms av spänningsförhållandena i jordskorpan. Porvätsketrycket i en sten kan avsevärt minska den spänning som behövs för att framkalla förkastning genom att minska den effektiva normala spänningen. Förkastningshålbildning kan minska permeabiliteten hos berget genom att skapa lermineraler, vilket leder till högre porvätsketryck i en lokaliserad zon och till halkalokalisering inom skåran.
Kataklastisk deformation
Kataklastisk deformation är ett av de viktigaste sätten att bilda förkastning, eftersom förkastning är en vanlig produkt av kataklas vid låga tryck- och temperaturförhållanden. Det är beroende av friktion och anses vara en spröd deformationsmekanism. För att ytterligare belysa involverar kataklas granulering av korn på grund av både spröd fraktur och stel kroppsrotation - där stel kroppsrotation är när mineralkorn uppvisar rotation i överensstämmelse med förkastningsplanets skjuvningskänsla. Den motsvarande kataklasintensiteten uppvisas av en minskning av mediankornstorleken. Utvecklingen av urholkning kan också åtföljas av en försämring av sorteringen.
Klassificering
Förkastningsstenar kan klassificeras i termer av deras texturer, även om indelningarna ofta är gradvisa. Efter det av Sibson föreslagna klassificeringsschemat definieras förkastning som ett osammanhängande förkastning med slumpmässigt orienterat tyg och mindre än 30 % synliga fragment som utgör berget. En inkohesiv förkastningssten med mer än 30 % fragment är en förkastningsbreccia och kohesiva förkastningsstenar är antingen av kataklasitserien (icke folierad) eller mylonitserien (folierad). Detta modifierades senare för att inkludera folierad kataklasit. Detta klassificeringsschema förenklades ytterligare för att underlätta klassificeringen i fält. Den definierade förkastningen som att ha mindre än 30 % klister > 2 mm och återfinns som osammanhängande förkastningssten vid den nuvarande hällen. Baserat på detta klassificeringsschema kan förkastningsbreccier genomgå indelning (som kaotiska, mosaik- och sprakande breccia). Denna underindelning gör det möjligt att folierade eller icke folierade, sammanhängande eller osammanhängande felbrccia, samt befinnas innehålla en finkornig matris, små grupper och till och med kristallint cement i varierande proportioner.
Egenskaper, friktion och felstyrka
Felhållfastheten hos en skåra beror på dess sammansättning, dess vattenhalt, dess tjocklek, temperatur och den kan lätt påverkas av eventuella förändringar i effektiv normal spänning och glidhastighet. Dessa parametrar har alla en effekt på friktionskoefficienten .
Byerlees lag
Byerlees lag är det som används för att beskriva en stens friktionshållfasthet. Det är som följer:
- = skjuvspänning
- = friktionskoefficient
- = normal stress
Sammansättning
Sammansättningen kommer att påverka slirbeteendet hos ett fel. En hög friktionshållfasthet är förknippad med en sammansättning med hög halt av starka mineraler som kvarts och fältspat. Sammansättningen och koncentrationen av lermineral kommer att påverka förkastningsbeteendet i den spröda skorpan. Gouges dominerade av lermineraler (montmorillonit, illit och klorit) är genomgående svagare. De med en hög koncentration i montmorillonit är betydligt svagare än de med en sammansättning hög i klorit eller illit.
Permeabilitet
Sammansättningen påverkar också permeabiliteten hos ett skåra. Det är en viktig parameter som styr felmekanik och friktionsstabilitet. Närvaron av vatten kommer att minska friktionsmotståndet mellan kornen av fyllosilikatmineraler. Dessutom är permeabiliteten före skjuvning vanligtvis högre än efter deformationen. Inverkan av skjuvning varierar dock beroende på sammansättningen. Till exempel, med montmorillonit eller illit, är en kraftig minskning av permeabiliteten efter skjuvning synlig. Men med mineraler som klorit kommer den högre permeabiliteten att bibehållas även efter skjuvning. Eftersom kloritkristaller bildas vid högre tryck och temperatur är det mest sannolikt att det förblir som större aggregat i skjuvningszoner jämfört med den mindre storleken på montmorillonit- eller illitkorn vilket förklarar varför permeabiliteten påverkas mindre. Förkastningar rika på klorit och kvarts håller sin höga permeabilitet till ett betydande djup. Å andra sidan är förkastningshål med låg permeabilitet, såsom skåror som innehåller mycket lermineral, mer mottagliga för att utveckla höga portryck eftersom vätskeflödet inte kan diffundera.
Gouge Tjocklek
Gougens tjocklek ökar med tiden med ackumulering av glidhändelser längs ett fel. En större tjocklek på förkastningen är förknippad med högre grader av porvätsketryck.
Temperatur
Som nämnts tidigare kan friktionsmotståndet hos en skåra ändras när temperaturen varierar. Men dess effekt skiljer sig beroende på mineralsammansättningen. Till exempel, i fallet med kvartsutgjutningar, kommer en temperaturökning med största sannolikhet att minska friktionskoefficienten medan en temperaturminskning leder till en ökning av friktionskoefficienten.
Exempel
Bonita Fault: Hittat i New Mexico, nära Tucumari, är detta normala fel också ett exempel på kvartsskyltning. Dess skåra finns i Mesa Rica-sandstenen, inom 40 m från felkontakten. Detta förkastning uppvisar också många underordnade fel och skjuvbrott inom sin förkastningszon (60 m bred)
Orkanfel : Det här felet finns i Pintura, Utah, med dess skåra i Coconino-sandstenen. Detta är ett annat exempel på kvartsskyltning.
Nojima Fault Gouge: Detta förkastning producerade tunna oscillerande foliationer av psudotachylit och finförkastning från granit på ett djup av 3 km.
San Andreas Fault Gouge: Består av två aktiva skjuvzoner : den sydvästra deformeringszonen och den centrala deformeringszonen. Vid San Andreas Fault Observatory at Depth (SAFOD) är de övergripande sammansatta av serpentinitporfyroklaster och sedimentär sten bland en magnesiumrik lermatris . Saponit , korresit, kvarts och fältspat utgör den sydvästra deformerande zonen. Saponit , kvarts och kalcit utgör den centrala deformeringszonen.
Muddy Mountain Thrust: Detta förkastning är beläget i sydöstra Nevada, USA och representerar tiotals kilometers transport vid ytan nära eller på ytan. Förkastningshålet innehåller mindre än 30 % fragment av hängande väggdolomit- och fotväggssandsten i en gulfärgad aggregatmatris med granulär till bladstruktur.