Dělení kmene - Strain partitioning

Dělení kmene se běžně označuje jako a deformace proces, ve kterém celkem kmen zkušenosti na hornině, ploše nebo oblasti, je heterogenně rozloženo z hlediska intenzity a typu deformace (tj. čistý střih, jednoduchý střih, dilatace ).[1][2][3] Tento proces je pozorován na řadě stupnic, které sahají od zrna - krystal měřítko do talíř - litosférická stupnice a vyskytuje se v režimech křehkých i plastických deformací.[1][2] Způsob a intenzita distribuce napětí jsou řízeny řadou faktorů uvedených níže.[2]

Ovlivňující faktory

Všechny čtyři z těchto faktorů níže mohou jednotlivě nebo v kombinaci přispívat k distribuci kmene. Při analýze toho, jak a proč je kmen rozdělen, je proto třeba vzít v úvahu každý z těchto faktorů:[2]

  1. Anizotropie jako již existující struktury, kompoziční vrstvení nebo roviny štěpení. Izotropní čáry "oddělují vzájemně ortogonální hlavní trajektorie na každé straně. V poli rovinné deformace je deformace v izotropních bodech a liniích nulová a lze je označit jako neutrální body a neutrální linie."[4]
  2. Reologie
  3. Okrajové podmínky - Geometrické a mechanické vlastnosti
  4. Orientace stresu - kritické úhly, kterými je napětí aplikováno[1][2][3]

Pododdělení

Rozdělení kmenů v literatuře je různorodé a podle Amerického geologického institutu bylo rozděleno do tří pododdělení.[5]

  1. Superpozice jednotlivých složek přetvoření, které vytvářejí konečné přetvoření[5]
  2. Akumulace napětí ovlivněná složkovými horninovými materiály[5]
  3. Jednotlivé deformační mechanismy, které přispívají k produkci konečného přetvoření[5]

Superpozice jednotlivých složek kmene

Superpozice jednotlivých složek kmene může být vyjádřena v tektonické škále zahrnující šikmé konvergentní okraje a tektonické režimy transprese / transtenze.[1]

Šikmé konvergentní marže

Blokové schéma ilustrující rozdělení kmene na šikmý konvergentní marže. Šikmý konvergence desek (modré šipky) indukuje složky napětí, které jsou kolmé k okraji (žlutá šipka) a rovnoběžně s okrajem (zelená šipka). Zvýšené velikosti paralelní složky oblouku indukují horizontální posun (červené šipky) mezi klínem a dorazem. Upraveno a upraveno v Platt, 1993.[6]

Konvergentní okraje, kde je úhel subdukce šikmý, budou často mít za následek rozdělení napětí na paralelní složku oblouku (přizpůsobenou poruchami úderu nebo smykových zón) a normální složku oblouku (umístěnou skrz poruchy tahu ).[6][7] K tomu dochází jako reakce na smykové napětí působící na základnu převažující desky, která není kolmá k okraji desky.[6][7][8]

Základní faktory, které řídí dělení kmenů v šikmých orogenech

  • Orientace na stres:Subdukce úhel - Zvýšený úhel subdukce zvyšuje paralelní složku oblouku[6][7]
  • Reologie a anizotropie: Mechanické vlastnosti klínu: (Coulomb vs. plast) ovlivňuje geometrii klínu[6][7]
  • Okrajové podmínky: Tření a geometrie mezi dorazem a klínem[6][7]

Příklad: himálajský orogen

The Himálaj je kmen rozdělený na orogen, který je výsledkem šikmé konvergence mezi Indií a Asií.[9] Konvergence mezi oběma pevninami dnes přetrvává rychlostí 2 cm / rok.[9] Obelita konvergence desek se zvyšuje směrem k západní části orogenu, což vyvolává větší velikost dělení kmene v západním Himaláji než ve střední.[9]

Níže uvedená tabulka ukazuje relativní rychlosti konvergence Indie s Asií. Boční variabilita rychlosti mezi centrální a okrajovou oblastí orogenu naznačuje, že kmen je rozdělen kvůli šikmé konvergenci.[8][9]

UmístěníOblouk normálníOblouk paralelní
Západní~ 10 mm / rok na sever~ 20 mm / rok na západ
Centrální~ 30 mm / rok na sever~ 0 mm / rok
Východní~ 15 mm / rok na sever~ 20 mm / rok na východ

Odkaz na tabulku:[8]

Transprese a transtenze

Rozdělení kmenů je běžné uvnitř transpresivní a transtenzivní tektonické domény.[10][11] Oba režimy zahrnují složku čistého smyku (komprese - kompresní, transtenze - rozsáhlá) a složku jednoduchého smyku.[3][10][11] Kmen může být rozdělen vývojem a porucha úderu nebo smyková zóna napříč aktivně se deformující oblastí.[10][11]

Příklad: Coast Mountains Britská Kolumbie

The Pobřežní hory Britské Kolumbie jsou interpretovány jako transpresivní orogen, který se vytvořil během Křídový.[12] Šikmá subdukce vyvolala vývoj několika smykových zón, které narážejí paralelně s orogenem.[12] Přítomnost těchto smykových zón naznačuje, že v Coast Orogen je rozděleno napětí, což vedlo k horizontálnímu posunu terranů na několik set kilometrů paralelně s orogenem.[12]

Blokové schéma ilustrující rozdíl mezi homogenním a rozděleným kmenem v transpresivních a transtenzivních tektonických režimech. K rozdělení napětí dochází prostřednictvím vývoje zóny úderu nebo smyku (zobrazené červenými šipkami) přes aktivně se deformující oblast (hnědá). Adaptace a modifikace z (Teyssier et al., 1995;[10] Fossen, 2012;[3] Jones a Tanner, 1995;[1] Sanderson a Marchini, 1984[13])

Kmenová faktorizace

Kmenová faktorizace je matematický přístup ke kvantifikaci a charakterizaci variací složek deformace z hlediska intenzity a distribuce, která produkuje konečné deformace v deformované oblasti.[13][14][15][16] Tohoto úsilí je dosaženo násobením matic.[14][15] Na níže uvedeném obrázku si můžete koncepčně představit, co se získá faktorem deformace.

Konceptuální ilustrace deformační faktorizace. To zdůrazňuje, jak pořadí superpozice čistých a jednoduchých smykových komponent vytváří odlišné geometrie, protože násobení matic je nekomutativní. Adaptace a modifikace od Ramsaye a Hubera, 1983;[14] Ramsay a Huber, 1987[15]

Vliv reologie horninového materiálu

V zrnitém a krystalovém měřítku může dojít k rozdělení kmene mezi minerály (nebo klasty a matricí), které se řídí jejich reologické kontrasty.[2][5][17][18] Základní minerály s rozdílnými reologickými vlastnostmi v hornině budou akumulovat napětí odlišně, čímž indukují mechanicky výhodné struktury a struktury.[17][18]

Příklad

Skály, které obsahují nekompetentní (mechanicky slabé) minerály, jako jsou slídy a kompetentnější (mechanicky silnější) minerály, jako je křemen nebo živce, mohou vyvinout smykovou tkaninu.[17][18] The nekompetentní minerály přednostně vytvoří C-povrchy a kompetentní minerály se vytvoří podél S-povrchů.[17][18]

Jednotlivé deformační mechanismy

Zjednodušená ilustrace různých deformačních mechanismů, které způsobují konečné přetvoření. Citace pro různé typy deformačních mechanismů získaných z (Passchier a Trouw, 2005)[19]

Rozdělení kmene je také známé jako postup pro rozložení celkového kmene na jednotlivce deformační mechanismy což umožnilo přizpůsobení napětí.[14] Tento přístup se provádí z geometrické analýzy hornin v měřítku zrno - krystal.[14] Rozdělení kmenů deformačních mechanismů zahrnuje ty mechanismy, které se vyskytují současně nebo později, jak se vyvíjejí tektonické podmínky, protože deformační mechanismy jsou funkcí podmínek deformace a tlaku a teploty.[14][16] Provedení takového postupu je důležité pro strukturální a tektonickou analýzu, protože poskytuje parametry a omezení pro konstrukci deformačních modelů.[16][20]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E Jones, Richard; Tanner, P.W. Geoff (1995). Msgstr "Rozdělení kmenů v transpresních zónách". Journal of Structural Geology. 17 (6): 793–802. Bibcode:1995JSG .... 17..793J. doi:10.1016/0191-8141(94)00102-6.
  2. ^ A b C d E F Carreras, Jordi; Cosgrove, John; Druguet, Elena (2013). „Rozdělení kmenů v pásmových a / nebo anizotropních horninách: důsledky pro odvození tektonických režimů“. Journal of Structural Geology. 50: 7–21. Bibcode:2013JSG .... 50 .... 7C. doi:10.1016 / j.jsg.2012.12.003.
  3. ^ A b C d Fossen, Haakon (2012). Strukturní geologie. New York, USA: Cambridge University Press. ISBN  978-0-521-51664-8.
  4. ^ Jean-Pierre Brun (1983) „Izotropní body a čáry v kmenových polích“, Journal of Structural Geology 5(3):321–7
  5. ^ A b C d E Neuendorf, Kaus; Mehl, James; Jackson, Julia (2005). Glosář geologie (5 ed.). Alexandria, VA, USA: Americký geologický institut. ISBN  978-0-922152-76-6.
  6. ^ A b C d E F Platt, J. P. (1993). "Mechanika šikmé konvergence". Journal of Geophysical Research. 98 (B9): 16, 239–16, 256. Bibcode:1993JGR .... 9816239P. doi:10.1029 / 93JB00888.
  7. ^ A b C d E McCaffrey, Robert (1992). "Konvergence šikmých desek, vektory skluzu a deformace Forearc". Journal of Geophysical Research. 97 (B6): 8905–8915. Bibcode:1992JGR .... 97,8905M. doi:10.1029 / 92JB00483.
  8. ^ A b C Syron, Richard; Taylor, Michaeal; Murphy, Michael (2011). „Šikmá konvergence, prodloužení oblouku a role úderů ve vysokém Himaláji“. Geosféra. 7 (2): 582–596. Bibcode:2011Geosp ... 7..582S. doi:10.1130 / GES00606.1.
  9. ^ A b C d Murphy, M. A.; Taylor, M.H .; Gosse, J .; Silver, R.P .; Whipp, D.M .; Beaumont, C. (2014). „Mez rozdělení kmene v Himalájích vyznačená velkými zemětřeseními v západním Nepálu“. Nature Geoscience. 7 (1): 38–42. Bibcode:2014NatGe ... 7 ... 38M. doi:10.1038 / NGEO2017.
  10. ^ A b C d Teyssier, Christian; Tikoff, Basil; Markley, Michelle (1995). "Šikmý pohyb desky a kontinentální tektonika". Geologie. 23 (5): 447. Bibcode:1995Geo .... 23..447T. doi:10.1130 / 0091-7613 (1995) 023 <0447: OPMACT> 2.3.CO; 2.
  11. ^ A b C Fossen, Haakon; Tikoff, Basil; Teyssier, Christian (1994). "Kmenové modelování transpresní a transtensionální deformace" (PDF). Norsk Geologisk Tidsskrift. 74: 134–145.
  12. ^ A b C Chardon, Dominique; Andronicos, Christopher; Hollister, Lincoln (1999). „Rozsáhlé transformační smykové zóny a posuny v magmatických obloucích: The Coast Plutonic Complex, British Columbia“. Tektonika. 18 (2): 278–292. Bibcode:1999Tecto..18..278C. doi:10.1029 / 1998TC900035.
  13. ^ A b Sanderson, David; Marchini, W.R.D. (1984). "Transprese". Journal of Structural Geology. 6 (5): 449–458. Bibcode:1984JSG ..... 6..449S. doi:10.1016/0191-8141(84)90058-0.
  14. ^ A b C d E F Ramsay, John; Huber, Martin (1983). Techniky moderní strukturní geologie, svazek 1: Analýza napětí. London: Academic Press. ISBN  978-0-12-576901-3.
  15. ^ A b C Ramsay, John; Huber, Martin (1987). The Techniques of Modern Structural Geology Volume 2: Folds and Fractures. London: Academic Press. ISBN  978-0-12-576902-0.
  16. ^ A b C Evans, Mark; Dunne, William (1991). „Kmenová faktorizace a rozdělení v přítlačném listu North Mountain, centrální Appalachians, USA“. Journal of Structural Geology. 13 (1): 21–35. Bibcode:1991JSG .... 13 ... 21E. doi:10.1016/0191-8141(91)90098-4.
  17. ^ A b C d Goodwin, Laurel; Tikoff, Basil (2002). "Kompetenční kontrast, kinematika a vývoj foliace a lineace v kůře". Journal of Structural Geology. 24 (6–7): 1065–1085. Bibcode:2002JSG .... 24.1065G. doi:10.1016 / S0191-8141 (01) 00092-X.
  18. ^ A b C d Michibayashi, Katsuyoshi; Murakami, Masami (2007). "Vývoj štěpení smykové pásky v důsledku rozdělení kmene". Journal of Structural Geology. 29 (6): 1070–1082. Bibcode:2007JSG .... 29.1070M. doi:10.1016 / j.jsg.2007.02.003. hdl:10297/508.
  19. ^ Passchier, Cees; Trouw, Rudolph (2005). Mikrotektonika (5. vydání). New York: Springer. ISBN  978-3-540-64003-5.
  20. ^ Mitra, Shankar (1976). „Kvantitativní studie deformačních mechanismů a konečného napětí v křemence“. Příspěvky do mineralogie a petrologie. 59 (2): 203–226. Bibcode:1976CoMP ... 59..203M. doi:10.1007 / BF00371309.