Сгиб (геология) - Fold (geology)

Складки чередующихся слоев известняка и кремня встречаются в Греции. Первоначально известняк и кремни откладывались плоскими слоями на дне глубоководного морского бассейна. Эти складки были созданы Альпийская деформация.

В структурная геология, а складывать представляет собой набор изначально плоских поверхностей, таких как осадочный слои, которые погнуты или изогнуты во время постоянного деформация. Складки в породах различаются по размеру от микроскопических извилин до складок размером с горы. Они встречаются как отдельные изолированные складки или периодические множества (известные как складывать поезда). Синседиментарный складки образуются при осадконакоплении.

Складки образуются в различных условиях стресс, поровое давление, и температурный градиент, о чем свидетельствует их присутствие в мягких отложения, полный спектр метаморфических пород, и даже как первичные структуры потока в некоторых Магматические породы. Набор складок, распределенных в региональном масштабе, составляет складчатый пояс, общий признак орогенные зоны. Складки обычно образуются путем укорачивания существующих слоев, но также могут образовываться в результате смещения на неплоских поверхностях. вина (ошибка изгиб складка), на вершине распространяющегося разлома (складка распространения разлома), дифференциалом уплотнение или из-за эффектов высокого уровня огненный вторжение например над лакколит.

Кинк-бэнд складки в перми Нью-Мексико, США
Радужный бассейн синклайн в Формация Барстоу возле Барстоу, Калифорния

Сложите терминологию

Сложить эскиз 3D модели

В складной шарнир - линия, соединяющая точки максимальной кривизны на складчатой ​​поверхности. Эта линия может быть как прямой, так и изогнутой. Период, термин петля также использовался для этой функции.[1]

Поверхность складки, если смотреть перпендикулярно направлению ее сокращения, можно разделить на петля и конечность части, конечности - это боковые стороны складки, а зона шарнира - это место, где конечности сходятся. В зоне шарнира находится точка шарнира, которая является точкой минимального радиуса кривизна (максимальная кривизна) складки. В гребень складки представляет собой наивысшую точку поверхности складки, тогда как впадина это самая низкая точка. В точка перегиба складки - это точка на конечности, в которой вогнутость переворачивает; на правильных складках это середина конечности.

Боковая поверхность и петля

В осевая поверхность определяется как плоскость, соединяющая все шарнирные линии сложенных сложенных поверхностей. Если осевая поверхность плоская, ее называют осевая плоскость и может быть описан в терминах удар и падение.

Складки могут иметь ось сгиба. Ось сгиба «является самым близким приближением к прямой линии, которая при перемещении параллельно самой себе создает форму сгиба». (Дэвис и Рейнольдс, 1996 г. после Доната и Паркера, 1964 г .; Рамзи 1967 г.). Складка, которая может быть образована осью складки, называется складкой. цилиндрическая складка. Этот термин был расширен и теперь включает складки, близкие к цилиндрической. Часто ось сгиба совпадает с линией петли.[2][3]

Описательные особенности

Размер сгиба

Незначительные складки на обнажении встречаются довольно часто; крупные складки встречаются редко, за исключением более засушливых стран. Однако второстепенные складки часто могут дать ключ к основным складкам, с которыми они связаны. Они отражают ту же форму и стиль, направление, в котором лежат смыкания основных складок, а их расщепление указывает положение осевых плоскостей основных складок и направление их опрокидывания. [4]

Форма сгиба

Шеврон складки, Ирландия

Складка может иметь форму шеврон с плоскими конечностями, пересекающимися на угловой оси, как острие с изогнутыми конечностями, как круговой с криволинейной осью или эллиптической с неравной длина волны.

Герметичность сгиба

Межконечностные углы

Плотность складки определяется величиной угла между конечностями складки (измеряется по касательной к складчатой ​​поверхности на линия перегиба каждой конечности), называемый межконечным углом. Плавные складки имеют угол между конечностями от 180 ° до 120 °, открытые складки - от 120 ° до 70 °, закрытые - от 70 ° до 30 ° и плотные - от 30 ° до 0 °.[5] Изоклины, или же изоклинальные складки, имеют угол между конечностями от 10 ° до нуля и практически параллельны конечностям.

Сложенная симметрия

Не все складки одинаковы по обе стороны от оси складки. Те, у кого конечности относительно равной длины, называются симметричный, а те, у кого разные конечности, - асимметричный. Асимметричные складки обычно имеют ось, расположенную под углом к ​​исходной развернутой поверхности, на которой они образовались.

Облицовка и вергенция

Вергенция рассчитывается в направлении, перпендикулярном оси складки.

Классы стилей деформации

Складки с равномерной толщиной слоя классифицируются как концентрический складки. Тех, кто этого не делает, называют подобные складки. Подобные складки указывают на истончение конечностей и утолщение зоны шарнира. Концентрические складки возникают из-за деформации из-за активного коробления слоев, тогда как подобные складки обычно образуются из-за некоторой формы сдвигового потока, когда слои не являются механически активными. Рамзи предложил схему классификации складок, которая часто используется для описания складок в профиле на основе кривизны внутренней и внешней линий складки и поведения складок. изогоны падения. то есть линии, соединяющие точки равного падения на соседних согнутых поверхностях:[6]

Классификация складок по Рамзи по конвергенция изогон падения (красные линии).[7]
Схема классификации Рамзи для складок
Учебный классКривизна CКомментарий
 1Cвнутренний > CвнешнийДип-изогоны сходятся
1АОртогональная толщина на шарнире уже, чем на конечностях
1BПараллельные складки
1СОртогональная толщина на конечностях уже, чем на шарнире
 2Cвнутренний = CвнешнийДип-изогоны параллельны: похожий складки
 3Cвнутренний внешнийИзогоны падения расходятся

Типы складок

Антиклиналь в Нью-Джерси
Моноклиналь у национального памятника Колорадо
Лежащая складка, Король Оскар Фьорд
  • Антиклиналь: линейный, пласты обычно отклоняются от центра оси, самый старый страты в центре независимо от ориентации.
  • Syncline: линейный, пласты обычно падают к центру оси, самый младший страты в центре независимо от ориентации.
  • Антиформ: линейные, слои наклонены от центра оси, возраст неизвестен или инвертирован.
  • Synform: линейный, пласты наклонены к центру оси, возраст неизвестен или инвертирован.
  • Купол: нелинейный, слои падают от центра во всех направлениях, самый старый слои в центре.
  • Бассейн: нелинейный, пласты падают к центру во всех направлениях, самый младший слои в центре.
  • Моноклиналь: линейный, пласты падают в одном направлении между горизонтальными пластами с каждой стороны.
  • Шеврон: угловая складка с прямыми конечностями и небольшими петлями
  • Лежачий: прямая, осевая плоскость складки ориентирована под небольшим углом, что приводит к переворачиванию пластов на одной конечности складки.
  • Осадка: обычно моноклинальная, результат дифференциального уплотнения или растворения во время седиментации и литификации.
  • Ptygmatic: складки бывают хаотичными, случайными и несвязанными. Типичная осадочная складчатость, мигматиты зоны отслоения декольте.
  • Паразитические: коротковолновые складки, образующиеся внутри складчатой ​​структуры с большей длиной волны, обычно связанные с различиями в толщине слоя.[8]
  • Дисгармоничный: складки в соседних слоях с разной длиной волны и формой[8]

(А гомоклин включает погружение пластов в том же направлении, хотя и не обязательно какое-либо складывание.)

Причины сворачивания

Складки появляются на всех масштабах, во всех типы горных пород, на всех уровнях в корка. Они возникают по разным причинам.

Многослойное укорачивание

Коробка складывается Формация Ла Эррадура, Морро Солар, Перу

Когда последовательность слоистых пород укорачивается параллельно ее слоистости, эта деформация может быть компенсирована несколькими способами, включая однородное сокращение, обратное разломообразование или складчатость. Отклик зависит от толщины механического слоя и разницы свойств между слоями. Если слои действительно начинают складываться, стиль сгиба также зависит от этих свойств. Изолированный толстый компетентный слои в менее компетентной матрице контролируют складывание и обычно создают классические закругленные складки пряжки, которые компенсируются деформацией матрицы. В случае регулярного чередования слоев с контрастирующими свойствами, таких как последовательности песчаника и сланца, обычно образуются полосы перегиба, коробчатые складки и шевронные складки.[9]

Антиклиналь опрокидывания
Рампа антиклиналь
Кратность распространения неисправности

Сворачивание при неисправности

Многие складки непосредственно связаны с разломами, связанными с их распространением, перемещением и аккомодацией деформаций между соседними разломами.

Сгибание изгиба неисправности

Складки изгиба-разлома вызываются смещением по неплоскому разлому. При невертикальных разломах висячая стена деформируется, чтобы компенсировать несоответствие по разлому по мере продвижения смещения. Складки изгиба разломов возникают как при разломах растяжения, так и при надвигах. В дальнейшем листрические разломы образуют в своих висячих стенах антиклинали опрокидывания.[10] В толкании, пандусные антиклинали формируются всякий раз, когда надвиг пересекает секцию от одного уровня отрыва к другому. Смещение по этой наклонной рампе вызывает складывание.[11]

Сворачивание распространения разломов

Складки распространения разлома или концевые складки возникают, когда смещение происходит в существующем разломе без дальнейшего распространения. Как в взбросе, так и в нормальных разломах это приводит к складчатости вышележащей толщи, часто в виде перегиба моноклиналь.[12]

Отряд складной

Когда надвиговой разрыв продолжает перемещаться выше плоского отрыва без дальнейшего распространения разлома, отрыв складок может формироваться, как правило, складчатого типа. Как правило, это происходит выше хорошего отрыва, например, в Горы Джура, где отслойка происходит на средней Триасовый эвапориты.[13]

Складывание в зонах сдвига

Правый сдвиг складывается милониты в пределах зона сдвига, Cap de Creus

Зоны сдвига, приближающиеся к простой сдвиг обычно содержат незначительные асимметричные складки, при этом направление опрокидывания соответствует общему ощущению сдвига. Некоторые из этих складок имеют сильно изогнутые линии петель и называются складки оболочки. Складки в зонах сдвига могут быть унаследованы, образованы из-за ориентации слоев до сдвига или из-за нестабильности в сдвиговом потоке.[14]

Складывание в отложениях

Недавно отложенные отложения обычно механически непрочны и склонны к ремобилизации, прежде чем они станут литифицированными, что приведет к складчатости. Чтобы отличить их от складок тектонического происхождения, такие структуры называют синседиментарными (образованными в процессе седиментации).

Складывание спада: Когда спады образуются в слабоконсолидированных отложениях, они обычно подвергаются складчатости, особенно на передних кромках, во время внедрения. Асимметрия складок оползней может быть использована для определения направлений палеосклонов в толщах осадочных пород.[15]

Обезвоживание: быстрое обезвоживание песчаных отложений, возможно, вызванное сейсмической активностью, может вызвать образование извилистых отложений.[16]

Уплотнение: складки могут образовываться в более молодой последовательности путем дифференциального уплотнения более старых структур, таких как блоки разломов и рифы.[17]

Магматическое вторжение

Размещение магматических интрузий имеет тенденцию деформировать окружающую среду. кантри-рок. В случае высокоуровневых вторжений у поверхности Земли эта деформация концентрируется над интрузией и часто принимает форму складчатости, как в случае верхней поверхности лакколит.[18]

Сворачивание потока

Складывание потока: изображение эффекта продвижения ската твердой породы на податливые слои. Вверху: низкое сопротивление пандусу: толщина слоев не меняется; Внизу: высокое сопротивление: самые низкие слои склонны к деформации.[19]

Податливость слоев горных пород называется компетентность: компетентный слой или пласт породы может выдержать приложенную нагрузку без разрушения и относительно прочен, в то время как несостоятельный слой относительно слаб. Когда горная порода ведет себя как жидкость, как в случае очень слабой породы, такой как каменная соль, или любой другой породы, которая залегает достаточно глубоко, это обычно показывает складывание потока (также называемый пассивное складывание, потому что сопротивление оказывается незначительным): пласты кажутся смещенными, неискаженными, принимая любую форму, приданную им окружающими более твердыми породами. Слои просто служат маркерами складчатости.[20] Такая складчатость также характерна для многих вулканических интрузий и ледник лед.[21]

Складные механизмы

Складчатость горных пород должна уравновешивать деформацию слоев с сохранением объема в горном массиве. Это происходит за счет нескольких механизмов.

Скольжение при изгибе

Скольжение при изгибе позволяет складывать, создавая параллельное слоям проскальзывание между слоями складчатых пластов, что в целом приводит к деформации. Хорошая аналогия - сгибание телефонной книги, где сохранение объема достигается за счет скольжения между страницами книги.

Складка, образованная сжатием компетентных пластов горных пород, называется «складкой изгиба».

Коробление

Обычно считается, что складывание происходит в результате простого коробления плоской поверхности и ее ограничивающего объема. Изменение громкости осуществляется параллельное сокращение слоев объем, который растет в толщина. Складывание с помощью этого механизма типично для подобного стиля складывания, так как утонченные ветви укорачиваются по горизонтали, а утолщенные петли - по вертикали.

Массовое перемещение

Если деформация складчатости не может быть компенсирована изгибным скольжением или укорочением (короблением) с изменением объема, породы обычно удаляются с пути воздействия напряжения. Это достигается растворение под давлением, форма метаморфического процесса, при котором породы укорачиваются за счет растворения компонентов в областях с высокой деформацией и их повторного отложения в областях с более низкой деформацией. Созданные таким образом складки включают примеры в мигматиты и области с сильной осевой плоской расщепление.

Механика складывания

Складки в породе образуются около поле напряжений в котором расположены скалы и реология или метод реакции породы на напряжение в момент приложения напряжения.

Реология складываемых слоев определяет характерные особенности складок, измеряемых в полевых условиях. Породы, которые легче деформируются, образуют множество коротковолновых складок с большой амплитудой. Породы, которые не так легко деформируются, образуют длинноволновые складки с низкой амплитудой.

Экономическое значение

Горнодобывающая индустрия

антиклинальный нефтеуловитель

Слои камня, складывающиеся в шарнир, должны выдерживать большие деформации в зоне шарнира. Это приводит к образованию пустот между слоями. Эти пустоты, и особенно тот факт, что давление воды в пустотах ниже, чем за их пределами, действуют как спусковые механизмы для отложения минералов. За миллионы лет этот процесс позволяет собирать большие количества микроэлементов с больших пространств породы и откладывать их в очень концентрированных местах. Это может быть механизм, ответственный за жилы. Подводя итог, можно сказать, что при поиске жил ценных минералов было бы разумно искать сильно складчатую породу, и это причина, по которой горнодобывающая промышленность очень заинтересована в теории геологическая складчатость.[22]

Нефтяная промышленность

Антиклинальные ловушки образуются складчатостью горных пород. Например, если пласт пористого песчаника, покрытый глинистым сланцем с низкой проницаемостью, складывается в антиклиналь, он может содержать углеводороды, захваченные в гребне складки. Большинство антиклинальных ловушек создаются в результате бокового давления, складывающего слои породы, но также может происходить из уплотняемых отложений.[23]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ М.Дж. Флери, Описание складок, Труды ассоциации геологов, том 75, выпуск 4, 1964 г., страницы 461-492, ISSN 0016-7878, https://doi.org/10.1016/S0016-7878(64)80023-7.
  2. ^ Судипта Сенгупта; Субир Кумар Гош; Кшитиндрамохан Наха (1997). Эволюция геологических структур от микро- до макромасштабов. Springer. п. 222. ISBN  0-412-75030-9.
  3. ^ Р.Г. Парк (2004). «Ось сгиба и аксиальная плоскость». Основы структурной геологии (3-е изд.). Рутледж. п. 26. ISBN  0-7487-5802-X.
  4. ^ Барнс, Дж. У. и Лайл, Р. Дж. (2013). «5 полевых измерений и методов». Базовое геологическое картирование: 4-е издание. Джон Вили и сыновья. п. 79. ISBN  978-1-118-68542-6.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  5. ^ Лайл, Ричард Дж (2004). «Складной». Геологические структуры и карты: 3-е издание. Эльзевир. стр.33. ISBN  0-7506-5780-4.
  6. ^ См., Например, Р. Дж. Парк (2004). «Рисунок 3.12: Классификация складок на основе диаграмм падения». Основы структурной геологии (3-е изд.). Рутледж. п. 31 год ff. ISBN  0-7487-5802-X.
  7. ^ Невилл Дж. Прайс; Джон В. Косгроув (1990). «Рис. 10.14: Классификация профилей складок с использованием изогональных структур». Анализ геологических структур. Издательство Кембриджского университета. п. 246. ISBN  0-521-31958-7.
  8. ^ а б Парк, Р. (2004). Основы структурной геологии (3-е изд.). Рутледж. п. 33. ISBN  978-0-7487-5802-9.
  9. ^ Ramsay, J.G .; Хубер М.И. (1987). Методы современной структурной геологии. 2 (3-е изд.). Академическая пресса. п. 392. ISBN  978-0-12-576922-8. Получено 2009-11-01.
  10. ^ Уитджек, M.O .; Schlische (2006). «Геометрические и экспериментальные модели растяжительных разломно-изгибных складок». В Buiter S.J.H. & Schreurs G. (ред.). Аналоговое и численное моделирование процессов земного масштаба. Специальные публикации 253. Геологическое общество Р.В., Лондон. С. 285–305. ISBN  978-1-86239-191-8. Получено 2009-10-31.
  11. ^ Rowland, S.M .; Duebendorfer E.M .; Шифлебейн И.М. (2007). Структурный анализ и синтез: лабораторный курс структурной геологии (3-е изд.). Вили-Блэквелл. п. 301. ISBN  978-1-4051-1652-7. Получено 2009-11-01.
  12. ^ Джексон, C.A.L .; Gawthorpe R.L .; Sharp I.R. (2006). «Стиль и последовательность деформации при распространении разломов по размеру» (PDF). Журнал структурной геологии. 28 (3): 519–535. Bibcode:2006JSG .... 28..519J. Дои:10.1016 / j.jsg.2005.11.009. Получено 2009-11-01.
  13. ^ Reicherter, K., Froitzheim, N., Jarosinki, M., Badura, J., Franzke, H.-J., Hansen, M., Hübscher, C., Müller, R., Poprawa, P., Reinecker, J., Stackebrandt, W., Voigt, T., von Eynatten, H., Zuchiewicz, W. (2008). «19. Альпийская тектоника к северу от Альп». В Макканн, Т. (ред.). Геология Центральной Европы. Геологическое общество, Лондон. С. 1233–1285. ISBN  978-1-86239-264-9. Получено 2009-10-31.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  14. ^ Carreras, J .; Другет Э .; Гриера А. (2005). "Складки, связанные с зоной сдвига". Журнал структурной геологии. 27 (7): 1229–1251. Bibcode:2005JSG .... 27.1229C. Дои:10.1016 / j.jsg.2004.08.004. Получено 2009-10-31.
  15. ^ Bradley, D .; Хэнсон Л. (1998). «Палеосклонный анализ складок оползания в девонском флише штата Мэн» (PDF). Журнал геологии. 106 (3): 305–318. Bibcode:1998JG .... 106..305B. Дои:10.1086/516024. S2CID  129086677. Получено 2009-10-31.
  16. ^ Николс, Г. (1999). «17. Отложения в горных породах: пост-осадочные процессы». Седиментология и стратиграфия. Вили-Блэквелл. п. 355. ISBN  978-0-632-03578-6. Получено 2009-10-31.
  17. ^ Хайн, штат Нью-Джерси (2001). Нетехническое руководство по нефтяной геологии, разведке, бурению и добыче. Книги PennWell. п. 598. ISBN  978-0-87814-823-3. Получено 2009-11-01.
  18. ^ Орчуэла, I .; Lara M.E .; Суарес М. (2003). «Продуктивная крупномасштабная складчатость, связанная с магматическими интрузиями: месторождение Эль Трапиал, бассейн Неукен, Аргентина» (PDF). Резюме AAPG. Получено 2009-10-31.
  19. ^ Арвид М. Джонсон; Раймонд К. Флетчер (1994). "Рисунок 2.6". Складывание вязких слоев: механический анализ и интерпретация структур в деформированной породе. Издательство Колумбийского университета. п. 87. ISBN  0-231-08484-6.
  20. ^ Парк, Р. (1997). Основы структурной геологии (3-е изд.). Рутледж. п. 109. ISBN  0-7487-5802-X.;Р.Дж. Твисс; EM Moores (1992). «Рисунок 12.8: Пассивное складывание при сдвиге». Структурная геология (2-е изд.). Макмиллан. С. 241–242. ISBN  0-7167-2252-6.
  21. ^ Хадлстон, П.Дж. (1977). «Подобные складки, лежачие складки и гравитационная тектоника во льдах и скалах». Журнал геологии. 85 (1): 113–122. Bibcode:1977JG ..... 85..113H. Дои:10.1086/628272. JSTOR  30068680. S2CID  129424734.
  22. ^ https://www.win.tue.nl/~mpeletie/Research/minerals.shtml
  23. ^ https://energyeducation.ca/encyclopedia/Oil_and_gas_traps

дальнейшее чтение

  • Barnes, J. W .; Лайл, Р. Дж. (2013). «Полевые измерения и методы». Базовое геологическое картирование (4-е изд.). Джон Вили и сыновья. п. 79. ISBN  978-1-118-68542-6.