Wspólne (geologia) - Joint (geology)
.
Stawów przerwa ( pęknięcie ) pochodzenia naturalnego w warstwie lub ciała skały , która nie posiada widocznego lub mierzalne ruchu równolegle do powierzchni (płaszczyzna) złamania ( „tryb 1” na pękanie). Chociaż połączenia mogą występować pojedynczo, najczęściej występują jako zestawy i układy połączeń. Zestaw połączeń to rodzina równoległych, równomiernie rozmieszczonych połączeń, które można zidentyfikować poprzez mapowanie i analizę ich orientacji, odstępów i właściwości fizycznych. System połączeń składa się z dwóch lub więcej przecinających się zestawów połączeń.
Rozróżnienie między stawami a uskokami zależy od pojęć widocznych lub mierzalnych, a różnica ta zależy od skali obserwacji. Wady różnią się od stawów tym, że wykazują widoczny lub mierzalny ruch boczny pomiędzy przeciwległymi powierzchniami złamania (złamania „Mode 2” i „Mode 3”). W ten sposób połączenie może być utworzone albo przez ścisły ruch warstwy skalnej lub korpusu prostopadle do szczeliny, albo przez różne stopnie bocznego przemieszczenia równoległego do powierzchni (płaszczyzny) szczeliny, która pozostaje „niewidoczna” w skali obserwacji.
Spoiny należą do najbardziej uniwersalnych struktur geologicznych, które można znaleźć w niemal każdej odsłonie skały. Różnią się one znacznie pod względem wyglądu, wymiarów i rozmieszczenia oraz występują w zupełnie różnych środowiskach tektonicznych . Często konkretne pochodzenie naprężeń, które stworzyły określone połączenia i związane z nimi zestawy połączeń, może być dość niejednoznaczne, niejasne, a czasem kontrowersyjne. Najbardziej widoczne spoiny występują w najlepiej skonsolidowanych, zlityfikowanych i wysoce kompetentnych skałach, takich jak piaskowiec , wapień , kwarcyt i granit . Stawy mogą być złamaniami otwartymi lub wypełnionymi różnymi materiałami. Stawy wypełnione wytrąconymi minerałami nazywane są żyłami, a stawy wypełnione zastygłą magmą nazywane są groblami .
Tworzenie
Spoiny powstają w wyniku kruchego pękania skały lub warstwy pod wpływem naprężeń rozciągających . Ten stres może być nałożony z zewnątrz; na przykład przez rozciąganie warstw, wzrost ciśnienia płynu porowego lub kurczenie spowodowane chłodzeniem lub wysuszeniem bryły skalnej lub warstwy, której zewnętrzne granice pozostały stałe.
Kiedy naprężenia rozciągające rozciągają bryłę lub warstwę skały tak, że jej wytrzymałość na rozciąganie jest przekroczona, pęka. Kiedy tak się dzieje, skała pęka w płaszczyźnie równoległej do maksymalnego naprężenia głównego i prostopadłej do minimalnego naprężenia głównego (kierunku rozciągania skały). Prowadzi to do opracowania pojedynczego zestawu przegubów pod-równoległych . Ciągłe odkształcenie może prowadzić do powstania jednego lub więcej dodatkowych zestawów połączeń. Obecność pierwszego zestawu silnie wpływa na orientację naprężeń w warstwie skalnej, często powodując tworzenie kolejnych zestawów pod dużym kątem, często 90°, względem pierwszego zestawu.
Rodzaje
Połączenia są klasyfikowane według ich geometrii lub procesów, które je utworzyły.
Według geometrii
Geometria złączy odnosi się do orientacji złączy wykreślonej na stereosieciach i diagramach różanych lub obserwowanej w odsłonięciach skalnych. Pod względem geometrii rozpoznawane są trzy główne typy połączeń: połączenia niesystematyczne, połączenia systematyczne i połączenia słupowe .
Niesystematyczne
Połączenia niesystematyczne to połączenia, które mają tak nieregularny kształt, odstępy i orientację, że nie można ich łatwo pogrupować w wyróżniające się, przechodzące na wylot zestawy połączeń.
Systematyczny
Stawy systematyczne są to złącza płaskie, równoległe, które można śledzić na pewną odległość i występują w regularnych, równomiernie rozmieszczonych odległościach rzędu centymetrów, metrów, dziesiątek metrów, a nawet setek metrów. W rezultacie występują jako rodziny stawów, które tworzą rozpoznawalne zespoły stawów. Zazwyczaj odsłonięcia lub odsłonięcia w danym obszarze lub regionie badań zawierają dwa lub więcej zestawów złączy systematycznych, z których każdy ma swoje własne charakterystyczne właściwości, takie jak orientacja i odstępy, które przecinają się, tworząc dobrze zdefiniowane systemy złączy.
W oparciu o kąt, pod jakim zestawy stawów przecinają się, tworząc układ stawowy, stawy systematyczne można podzielić na zestawy sprzężone i ortogonalne. Kąty, pod którymi często przecinają się połączenia w systemie połączeń, są nazywane przez geologów strukturalnych kątami dwuściennymi. Gdy kąty dwuścienne wynoszą prawie 90° w obrębie systemu połączeń, zestawy połączeń są znane jako zestawy połączeń ortogonalnych . Gdy kąty dwuścienne wynoszą od 30 do 60° w obrębie systemu złączy, zestawy złączy są znane jako zestawy złączy sprzężonych .
W regionach, które doświadczyły deformacji tektonicznych, połączenia systematyczne są zwykle związane z warstwami warstwowymi lub warstwowymi, które zostały złożone w antykliny i synkliny . Takie połączenia mogą być klasyfikowane zgodnie z ich orientacją w odniesieniu do płaszczyzn osiowych fałd, ponieważ często tworzą one przewidywalny wzór w odniesieniu do trendów zawiasowych warstw fałdowych. W oparciu o ich orientację względem płaszczyzn osiowych i osi fałd, rodzaje połączeń systematycznych to:
- Połączenia wzdłużne – Połączenia, które są mniej więcej równoległe do osi fałd i często rozchodzą się wokół fałdy.
- Połączenia krzyżowe – Połączenia, które są w przybliżeniu prostopadłe do osi zagięcia.
- Stawy ukośne – stawy, które zwykle występują jako sprzężone zestawy stawów, które mają tendencję do ukośnej względem osi fałd.
- Połączenia uderzeniowe – Połączenia, które biegną równolegle do uderzenia płaszczyzny osiowej fałdy.
- Stawy cross-Strike - Stawy, które przecinają w poprzek osiowej płaszczyźnie krotnie.
Kolumnowy
Łączenie kolumnowe to charakterystyczny rodzaj złączy, które łączą się ze sobą w potrójnych złączach pod kątem lub około 120°. Te złącza dzielą bryłę skalną na długie, pryzmaty lub kolumny. Zazwyczaj takie kolumny są sześciokątne, chociaż kolumny 3-, 4-, 5- i 7-boczne są stosunkowo powszechne. Średnica tych pryzmatycznych kolumn waha się od kilku centymetrów do kilku metrów. Często są one zorientowane prostopadle do górnej powierzchni i podstawy przepływów lawy oraz do kontaktu tablicowych ciał magmowych z otaczającą skałą. Ten rodzaj łączenia jest typowy dla gęstych strumieni lawy oraz płytkich grobli i progów. Łączenie kolumnowy jest również znany jako albo słupowej konstrukcji , przeguby pryzmatyczne lub pryzmatycznym łączenia . Odnotowano również rzadkie przypadki łączenia kolumnowego w warstwach osadowych.
Przez formację
Połączenia można klasyfikować ze względu na ich pochodzenie, pod oznaczeniami tektoniki, hydrauliki, złuszczania, odciążania (uwalniania) i chłodzenia. Różni autorzy proponowali sprzeczne hipotezy dla tych samych zestawów i typów połączeń. Poza tym stawy na tej samej wychodni mogą tworzyć się w różnym czasie w różnych okolicznościach.
Architektoniczny
Połączenia tektoniczne to połączenia powstające, gdy względne przemieszczenie ścian stawu jest normalne do jego płaszczyzny w wyniku kruchego odkształcenia podłoża skalnego w odpowiedzi na regionalną lub lokalną deformację tektoniczną podłoża skalnego. Połączenia takie powstają, gdy ukierunkowane naprężenia tektoniczne powodują przekroczenie wytrzymałości na rozciąganie podłoża skalnego w wyniku rozciągania warstw skalnych w warunkach podwyższonego ciśnienia płynu porowego i ukierunkowanego naprężenia tektonicznego. Połączenia tektoniczne często odzwierciedlają lokalne naprężenia tektoniczne związane z lokalnym fałdowaniem i uskokami. Połączenia tektoniczne występują zarówno jako połączenia niesystematyczne, jak i systematyczne, w tym połączenia ortogonalne i sprzężone.
Hydrauliczny
Złącza hydrauliczne powstają, gdy ciśnienie płynu w porach wzrasta w wyniku pionowego obciążenia grawitacyjnego. Mówiąc prościej, akumulacja osadów, materiałów wulkanicznych lub innych powoduje wzrost ciśnienia porowego wód gruntowych i innych płynów w leżącej pod spodem skale, gdy nie mogą one poruszać się ani w poziomie, ani w pionie w odpowiedzi na to ciśnienie. Powoduje to również wzrost ciśnienia porowego w istniejących pęknięciach, co zwiększa naprężenie rozciągające prostopadłe do minimalnego naprężenia głównego (kierunku rozciągania skały). Jeśli naprężenie rozciągające przekroczy wielkość najmniejszego głównego naprężenia ściskającego, skała ulegnie zniszczeniu w sposób kruchy, a pęknięcia te rozprzestrzeniają się w procesie zwanym szczelinowaniem hydraulicznym . Połączenia hydrauliczne występują zarówno jako połączenia niesystematyczne, jak i systematyczne, w tym zestawy połączeń ortogonalnych i sprzężonych. W niektórych przypadkach zestawy przegubowe mogą być hybrydą tektoniczno – hydrauliczną.
Łuszczenie się
Połączenia złuszczające to zestawy płasko leżących, zakrzywionych i dużych połączeń, które są ograniczone do masowo odsłoniętych ścian skalnych w głęboko zerodowanym krajobrazie. Fugi złuszczające składają się z pęknięć w kształcie wachlarza o wielkości od kilku do kilkudziesięciu metrów, które leżą podrównolegle do topografii. Pionowe, grawitacyjne obciążenie masy masy skalnej o rozmiarach górskich powoduje podłużne rozłupywanie i powoduje wyboczenie na zewnątrz w kierunku wolnego powietrza. Ponadto, paleostres zamknięty w granicie, zanim granit został ekshumowany przez erozję i uwolniony przez ekshumację i cięcie kanionu, jest również siłą napędową rzeczywistego odpryskiwania.
Rozładunek
Złącza rozładowcze lub złącza uwalniające powstają blisko powierzchni, gdy osadzone skały osadowe zbliżają się do powierzchni podczas wypiętrzania i erozji; kiedy ostygną, kurczą się i rozluźniają elastycznie. Powstaje naprężenie, które ostatecznie przekracza wytrzymałość na rozciąganie podłoża skalnego i powoduje powstawanie połączeń. W przypadku połączeń odciążających naprężenie ściskające jest uwalniane wzdłuż istniejących elementów konstrukcyjnych (takich jak rozszczepienie) lub prostopadle do poprzedniego kierunku ściskania tektonicznego.
Chłodzenie
Połączenia chłodzące to połączenia kolumnowe, które powstają w wyniku chłodzenia lawy z odsłoniętej powierzchni jeziora lawy lub przepływu bazaltu powodziowego lub boków tabelarycznej magmowej, zwykle bazaltowej, intruzji. Wykazują wzór złączy, które łączą się ze sobą w potrójnych złączach pod kątem lub około 120°. Dzielą one bryłę skalną na długie pryzmaty lub kolumny, które są zazwyczaj sześciokątne, chociaż kolumny o 3, 4, 5 i 7 bokach są stosunkowo powszechne. Powstają w wyniku chłodnego frontu, który porusza się z jakiejś powierzchni, albo odsłoniętej powierzchni jeziora lawy lub powodziowego przepływu bazaltu, albo boków tabelarycznej magmowej intruzji do lawy jeziora lub przepływu lawy lub magmy z grobli lub próg.
Fraktografia
Propagację stawową można badać za pomocą technik fraktografii, w których charakterystyczne znaki, takie jak jeżyki i struktury pióropuszowe, są wykorzystywane do określania kierunków propagacji, a w niektórych przypadkach głównych orientacji naprężeń.
Złamania ścinające
Niektóre pęknięcia, które wyglądają jak stawy, są w rzeczywistości pęknięciami ścinanymi, które w efekcie są mikrouszkodzeniami. Nie powstają one w wyniku prostopadłego otwarcia złamania w wyniku naprężenia rozciągającego, ale w wyniku ścinania złamań, które powoduje boczne ruchy twarzy. Złamania ścinające można pomylić ze stawami, ponieważ boczne przesunięcie powierzchni złamań nie jest widoczne w wychodni lub w próbce. Ze względu na brak ornamentów diagnostycznych lub brak dostrzegalnego ruchu lub przesunięcia, mogą być nie do odróżnienia od stawów. Takie pęknięcia występują w płaskich równoległych zestawach pod kątem 60 stopni i mogą mieć taką samą wielkość i skalę jak stawy. W rezultacie niektóre „zestawy sprzężonych stawów” mogą w rzeczywistości być złamaniami ścinanymi. Pęknięcia ścinające różnią się od stawów obecnością śliskich boków , produktów ruchu ścinającego równoległego do powierzchni pęknięcia. Slickensides to drobnoziarniste, delikatne linie grzbietu w rowku na powierzchni powierzchni przełomów.
Znaczenie
Spoiny są ważne nie tylko dla zrozumienia lokalnej i regionalnej geologii i geomorfologii, ale także dla rozwoju zasobów naturalnych, bezpiecznego projektowania konstrukcji oraz ochrony środowiska. Stawy mają głęboką kontrolę nad wietrzeniem i erozją podłoża skalnego. W rezultacie mają silną kontrolę nad rozwojem topografii i morfologii krajobrazów. Zrozumienie lokalnego i regionalnego rozmieszczenia, fizycznego charakteru i pochodzenia połączeń jest istotną częścią zrozumienia geologii i geomorfologii obszaru. Stawy często zapewniają dobrze rozwiniętą, wywołaną pęknięciami, przepuszczalność podłoża skalnego. W efekcie połączenia silnie wpływają, a nawet kontrolują naturalną cyrkulację ( hydrogeologię ) płynów, np. wód gruntowych i zanieczyszczeń w warstwach wodonośnych , ropy naftowej w zbiornikach oraz cyrkulację hydrotermalną na głębokości w obrębie skały macierzystej. Z tego względu złącza są ważne dla ekonomicznego i bezpiecznego rozwoju zasobów ropy naftowej, hydrotermalnych i wód podziemnych oraz są przedmiotem intensywnych badań nad tymi zasobami. Regionalne i lokalne systemy stawów wywierają silną kontrolę nad tym, jak tworzące rudy płyny hydrotermalne (składające się głównie z H
2O , CO
2, oraz NaCl — który utworzył większość złóż rudy Ziemi ) krążył w jej skorupie. W rezultacie poznanie ich genezy, struktury, chronologii i rozmieszczenia jest ważnym elementem poszukiwania i opłacalnego zagospodarowania złóż rud. Wreszcie, połączenia często tworzą nieciągłości, które mogą mieć duży wpływ na zachowanie mechaniczne (wytrzymałość, odkształcenie itp.) mas gruntowych i skalnych, na przykład w konstrukcjach tunelowych , fundamentowych lub skarpowych . W rezultacie złącza są ważną częścią inżynierii geotechnicznej w praktyce i badaniach.
Zobacz też
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Aydin, A. i J. Zhong ( nda) Nieortogonalne zestawy stawów , wiele stawów , Rock Fracture Knolwedgebase , Stanford University, Stanford, Kalifornia.
- Aydin, A. i J. Zhong (ndb) Ortogonalne zestawy stawów , wiele stawów , Rock Fracture Knolwedgebase , Stanford University, Stanford, Kalifornia.
- Aydin, A. i J. Zhong (ndb) Wzory wielu zestawów złączy , wielokrotnych zestawów stawów , Rock Fracture Knolwedgebase , Stanford University, Stanford, Kalifornia.