Led (geologi)
En fog är ett brott ( spricka ) av naturligt ursprung i ett lager eller kropp av berg som saknar synlig eller mätbar rörelse parallellt med ytan (planet) av sprickan ("Mode 1" fraktur). Även om lederna kan förekomma var för sig, uppträder de oftast som leduppsättningar och system. En leduppsättning är en familj av parallella, jämnt fördelade fogar som kan identifieras genom kartläggning och analys av deras orientering, avstånd och fysiska egenskaper. Ett fogsystem består av två eller flera korsande fogsatser.
Skillnaden mellan fogar och förkastningar beror på termerna synliga eller mätbara, en skillnad som beror på observationsskalan. Förkastningar skiljer sig från leder genom att de uppvisar synliga eller mätbara sidorörelser mellan frakturens motsatta ytor ("Mode 2" och "Mode 3" frakturer). Således kan en fog skapas antingen genom strikt rörelse av ett berglager eller en kropp vinkelrätt mot sprickan eller genom olika grader av sidoförskjutning parallellt med ytan (planet) av sprickan som förblir "osynlig" i observationsskalan.
Fogar är bland de mest universella geologiska strukturerna, som finns i nästan varje exponering av berg. De varierar mycket i utseende, dimensioner och arrangemang och förekommer i ganska olika tektoniska miljöer. Ofta kan det specifika ursprunget för de påfrestningar som skapade vissa leder och tillhörande leduppsättningar vara ganska tvetydiga, oklara och ibland kontroversiella. De mest framträdande fogar uppstår i de mest välkonsoliderade, lithifierade och högst kompetenta stenarna, såsom sandsten , kalksten , kvartsiten och granit . Fogarna kan vara öppna sprickor eller fyllda av olika material. Fogar fyllda av utfällda mineraler kallas ådror och fogar fyllda av stelnad magma kallas vallar .
Bildning
Fogar uppstår från spröd brott på en sten eller ett lager på grund av dragspänning . Denna stress kan påtvingas utifrån; till exempel genom sträckning av skikt, ökning av porvätsketrycket eller krympning orsakad av kylning eller uttorkning av en stenkropp eller skikt vars yttre gränser förblev fixerade.
När dragspänningar sträcker en kropp eller ett lager av berg så att dess draghållfasthet överskrids, går den sönder. När detta händer spricker berget i ett plan parallellt med den maximala huvudspänningen och vinkelrätt mot den minsta huvudspänningen (riktningen i vilken berget sträcks). Detta leder till utvecklingen av en enda subparallell skarvsats. Fortsatt deformation kan leda till utveckling av en eller flera ytterligare fogsatser. Närvaron av den första uppsättningen påverkar starkt spänningsorienteringen i bergskiktet, vilket ofta orsakar att efterföljande uppsättningar bildas i en hög vinkel, ofta 90°, mot den första uppsättningen.
Typer
Fogar klassificeras efter deras geometri eller efter de processer som bildade dem.
Genom geometri
Geometrin på fogar hänvisar till orienteringen av fogar som antingen plottas på stereonät och rosendiagram eller observeras i bergexponeringar. När det gäller geometri redovisas tre huvudtyper av leder, icke-systematiska leder, systematiska leder och pelarfogar .
Icke-systematisk
Icke-systematiska leder är leder som är så oregelbundna i form, avstånd och orientering att de inte lätt kan grupperas i distinkta, genomgående leduppsättningar.
Systematisk
Systematiska fogar är plana, parallella, fogar som kan spåras på ett visst avstånd och förekommer på regelbundna, jämnt fördelade avstånd i storleksordningen centimeter, meter, tiotals meter eller till och med hundratals meter. Som ett resultat uppstår de som familjer av leder som bildar igenkännbara leduppsättningar. Typiskt innehåller exponeringar eller hällar inom ett givet område eller område av studien två eller flera uppsättningar av systematiska fogar, var och en med sina egna distinkta egenskaper såsom orientering och avstånd, som skär varandra för att bilda väldefinierade fogar.
Baserat på vinkeln med vilken leduppsättningar av systematiska leder skär varandra för att bilda ett ledsystem, kan systematiska leder delas in i konjugerade och ortogonala leduppsättningar. Vinklarna vid vilka fogsatser inom ett fogsystem vanligtvis skär varandra kallas av strukturgeologer som de dihedriska vinklarna. När de dihedrala vinklarna är nästan 90° inom ett ledsystem, är leduppsättningarna kända som ortogonala leduppsättningar . När de dihedriska vinklarna är från 30 till 60° inom ett fogsystem, kallas fogsatserna konjugerade fogsatser .
Inom regioner som har upplevt tektoniska deformationer är systematiska leder typiskt förknippade med antingen skiktade eller bäddade skikt som har vikts till anticlines och synclines . Sådana fogar kan klassificeras i enlighet med deras orientering i förhållande till veckens axiella plan, eftersom de ofta bildas i ett förutsägbart mönster med avseende på gångjärnstendenserna hos vikta skikt. Baserat på deras orientering mot de axiella planen och veckens axlar är typerna av systematiska leder:
- Längsfogar – Fog som är ungefär parallella med vikaxlar och ofta fläktar runt vecket.
- Tvärfogar – Skarvar som är ungefär vinkelräta mot vikaxlarna.
- Diagonala leder – leder som vanligtvis förekommer som konjugerade leduppsättningar som trendar snett mot vikaxlarna.
- Strikefogar – Fog som trendar parallellt med anslaget av ett vecks axiella plan.
- Cross-strike-fogar – Fog som skär tvärs över ett vecks axiella plan.
Pelar
Kolumnskarvning är en distinkt typ av fogar som sammanfogas vid trippelövergångar antingen i eller omkring 120° vinklar. Dessa leder delar upp en stenkropp i långa prismor eller pelare. Typiskt är sådana kolonner hexagonala, även om 3-, 4-, 5- och 7-sidiga kolonner är relativt vanliga. Diametern på dessa prismatiska kolonner sträcker sig från några centimeter till flera meter. De är ofta orienterade vinkelrätt mot antingen den övre ytan och basen av lavaflöden och kontakten mellan de tabellformade magmatiska kropparna med den omgivande stenen. Denna typ av fogning är typisk för tjocka lavaströmmar och grunda vallar och trösklar. Kolumnskarvning är också känd som antingen kolumnstruktur , prismatisk fogning eller prismatisk fogning . Sällsynta fall av pelarfogar har också rapporterats från sedimentära skikt.
Genom bildning
Fogarna kan klassificeras efter deras ursprung, under beteckningarna tektonik, hydraulik, peeling, avlastning (släpp) och kylning. Olika författare har föreslagit motsägelsefulla hypoteser för samma gemensamma uppsättningar och typer. Och fogar i samma häll kan bildas vid olika tidpunkter under olika omständigheter.
Tektonisk
Tektoniska fogar är fogar som bildas när fogväggarnas relativa förskjutning är vinkelrät mot dess plan som ett resultat av spröd deformation av berggrunden som svar på regional eller lokal tektonisk deformation av berggrunden. Sådana fogar bildas när riktad tektonisk spänning gör att berggrundens draghållfasthet överskrids som ett resultat av sträckning av bergskikt under förhållanden med förhöjt porvätsketryck och riktad tektonisk spänning. Tektoniska leder återspeglar ofta lokala tektoniska spänningar associerade med lokal veckning och förkastning. Tektoniska leder förekommer som både icke-systematiska och systematiska leder, inklusive ortogonala och konjugerade leduppsättningar.
Hydraulisk
Hydrauliska leder bildas när porvätsketrycket blir förhöjt till följd av vertikal gravitationsbelastning. Enkelt uttryckt orsakar ansamling av antingen sediment, vulkaniskt eller annat material en ökning av portrycket hos grundvatten och andra vätskor i den underliggande bergarten när de inte kan röra sig vare sig i sidled eller vertikalt som svar på detta tryck. Detta orsakar också en ökning av portrycket i redan existerande sprickor som ökar dragspänningen på dem vinkelrätt mot den minsta huvudspänningen (riktningen i vilken berget sträcks). Om dragspänningen överstiger storleken på den minsta huvudsakliga tryckspänningen kommer berget att gå sönder på ett sprött sätt och dessa sprickor fortplantar sig i en process som kallas hydraulisk sprickbildning . Hydrauliska leder förekommer som både icke-systematiska och systematiska leder, inklusive ortogonala och konjugerade leduppsättningar. I vissa fall kan ledsatser vara en tektonisk - hydraulisk hybrid.
Exfoliering
Exfolieringsfogar är uppsättningar av platt liggande, böjda och stora fogar som är begränsade till massivt exponerade klippväggar i ett djupt eroderat landskap. Exfolieringsfogning består av solfjäderformade sprickor som varierar från några meter till tiotals meter i storlek som ligger subparallellt med topografin. Den vertikala gravitationsbelastningen av massan av en berggrundsmassa driver längsgående sprickning och orsakar utåtgående buckling mot den fria luften. Dessutom är paleostress som förseglat graniten innan graniten grävdes upp genom erosion och frigjordes genom uppgrävning och kanjonskärning också en drivkraft för själva spjälkningen.
Avlastning
Avlastningsfogar eller släppfogar uppstår nära ytan när bäddade sedimentära bergarter förs närmare ytan under höjning och erosion; när de svalnar drar de ihop sig och blir elastiskt avslappnade. En spänning byggs upp som så småningom överstiger berggrundens draghållfasthet och resulterar i fogar. Vid avlastning av fogar frigörs tryckspänningen antingen längs redan existerande strukturella element (såsom klyvning) eller vinkelrätt mot den tidigare tektoniska kompressionsriktningen.
Kyl
Kylfogar är kolumnformade fogar som är resultatet av kylning av antingen lava från den exponerade ytan av en lavasjö eller översvämningsbasaltflöde eller sidorna av en tabellformad magmatisk, typiskt basaltisk, intrång. De uppvisar ett mönster av fogar som går samman vid trippelövergångar antingen i eller omkring 120° vinklar. De delar en stenkropp i långa prismor eller kolumner som vanligtvis är hexagonala, även om 3-, 4-, 5- och 7-sidiga kolumner är relativt vanliga. De bildas som ett resultat av en kylfront som rör sig från någon yta, antingen den exponerade ytan av en lavasjö eller översvämningsbasaltflöde eller sidorna av ett tabellformigt magmatiskt intrång i antingen lava i sjön eller lavaflöde eller magma från en vall eller tröskel.
Fraktografi
Ledutbredning kan studeras genom fraktografitekniker där karakteristiska märken som hackel och plomsstrukturer används för att bestämma utbredningsriktningar och, i vissa fall, de huvudsakliga spänningsorienteringarna.
Skjuvbrott
Vissa frakturer som ser ut som leder är faktiskt skjuvfrakturer, som i själva verket är mikrofel. De bildas inte som ett resultat av den vinkelräta öppningen av en fraktur på grund av dragspänning, utan genom skjuvning av frakturer som orsakar laterala rörelser av ansikten. Skjuvfrakturer kan förväxlas med fogar eftersom den laterala förskjutningen av frakturytorna inte är synlig i utsprånget eller i ett prov. På grund av frånvaron av diagnostisk utsmyckning eller avsaknaden av någon märkbar rörelse eller förskjutning, kan de inte skiljas från lederna. Sådana brott uppstår i plana parallella uppsättningar i en vinkel på 60 grader och kan vara av samma storlek och skala som leder. Som ett resultat kan vissa "konjugerade leduppsättningar" faktiskt vara skjuvfrakturer. Skjuvfrakturer särskiljs från leder genom närvaron av slickensides , produkterna av skjuvrörelse parallellt med brottytan. Slickensidorna är finskaliga, ömtåliga kantlinjer i spår på ytan av brottytor.
Betydelse
Skarvar är viktiga inte bara för att förstå den lokala och regionala geologin och geomorfologin utan också för att utveckla naturresurser, för säker utformning av strukturer och för miljöskydd. Fogar har en djupgående kontroll över vittring och erosion av berggrunden. Som ett resultat utövar de en stark kontroll över hur topografi och morfologi av landskap utvecklas. Att förstå ledernas lokala och regionala utbredning, fysiska karaktär och ursprung är en viktig del av att förstå ett områdes geologi och geomorfologi. Skarvar ger ofta en väl utvecklad sprickinducerad permeabilitet till berggrunden. Som ett resultat påverkar fogar starkt, till och med kontrollerar, den naturliga cirkulationen ( hydrogeologin ) av vätskor, t.ex. grundvatten och föroreningar i akviferer , petroleum i reservoarer och hydrotermisk cirkulation på djupet, i berggrunden. Således är fogar viktiga för den ekonomiska och säkra utvecklingen av petroleum-, hydrotermiska och grundvattenresurser och föremål för intensiv forskning i förhållande till dessa resurser. Regionala och lokala gemensamma system utövar en stark kontroll över hur malmbildande hydrotermiska vätskor (som till stor del består av H 2 O , CO 2 och NaCl - som bildade de flesta av jordens malmfyndigheter ) cirkulerade i dess skorpa. Som ett resultat är förståelsen av deras tillkomst, struktur, kronologi och distribution en viktig del av att hitta och lönsamt utveckla malmfyndigheter. Slutligen bildar fogar ofta diskontinuiteter som kan ha stor inverkan på det mekaniska beteendet (hållfasthet, deformation etc.) hos jord- och bergmassor i till exempel tunnel- , grund- eller sluttningskonstruktion . Som ett resultat är fogar en viktig del av geoteknik i praktik och forskning.
Se även
externa länkar
- Aydin, A. och J. Zhong (nda) Icke-ortogonala leduppsättningar , multipla leduppsättningar , Knowledgebase för bergbrott , Stanford University, Stanford, Kalifornien.
- Aydin, A. och J. Zhong (ndb) Ortogonala leduppsättningar , flera leduppsättningar , Knowledgebase för bergbrott , Stanford University, Stanford, Kalifornien.
- Aydin, A. och J. Zhong (ndb) Mönster av flera leduppsättningar , flera leduppsättningar , Knowledgebase för bergbrott , Stanford University, Stanford, Kalifornien.
| Myndighetskontroll : Nationella bibliotek |
|---|
