STRUKTURNÍ GEOLOGIE LS 2009/2010

Transkript

1 STRUKTURNÍ GEOLOGIE LS 2009/2010 Ondrej Lexa Petr Jeřábek

2 Další doporučená literatura Turner, F.J. & Weiss, L.E., Structural analysis of metamorphic tectonites. McGraw-Hill Book Company, New York Ramsay, J.G., Folding and Fracturing of Rocks. McGraw-Hill Book Company, New York. Means, W.D., Stress and strain. Basic concepts of continuum mechanics for geologists. Springer-Verlag, New York. Ramsay, J.G. & Huber, M.I., The techniques of modern structural geology. Volume I: strain analysis. Academic Press, New York.

3 Přehled kurzu Úvod Koncept napětí a deformace Reologie a porušení Křehké struktury, jejich popis a analýza Duktilní struktury, jejich popis a analýza Terénní cvičení + doporučená Strukturní exkurze

4 Obsah přednášky Předmět strukturní geologie Kinematická analýza Dynamická analýza Pukliny a střižné poruchy Zlomy Vrásy Kliváž, foliace a lineace Střižné zóny a progresívní deformace Deformační mechanismy a mikrostruktury

5 Historie strukturní geologie Nicholas Steno ( ) první geolog, princip horizontálnosti vrstev James Hutton ( ) zakladatel moderní geologie - Teorie Země důkazy a ilustrace princip diskordancí, princip aktualismu James Hall ( ) a James Dwight Dana ( ) geosynklinální teorie Grove Karl Gilbert ( ) zemské pohyby orogenní a epeirogenní Alfred Wegener ( ) teorie kontinentálního driftu, Arthur Holmes ( ) plášťová konvekce, Esher ( ) příkrovy v Alpách, Harry Hess ( ) rozpínání oceánského dna, Hugo Benioff ( ) hluboké zemětřesení a subdukce Bruno Sander ( ) zakladatel moderní strukturní analýzy

6 Předmět strukturní geologie Struere (latinsky) stavět tektos (řecky) stavitel Strukturní geologie studuje stavbu a architekturu zemské kůry a snaží se rekonstruovat procesy, které ji vytvořily. Mezi těmito procesy má nejvýznamnější místo deformace. Stavba zemské kůry se studuje na základě měření orientace a intenzity vývoje strukturních prvků v horninách (např. foliací, lineací, přednostní orientace minerálů).a Struktury (uspořádání strukturních prvků) v horninách se vytvářejí při vzniku horniny (tzv. primární struktury) anebo při pozdější deformaci (tzv. sekundární struktury), která odráží vzájemnou souhru externích sil působících na horniny a jejich stavu v době deformace.

7 Základní klasifikace struktur podle procesu vzniku a významu geologické kontakty primární nebo netektonické důsledek procesů formování hornin řízené variací lokálního gravitačního potenciálu různé skluzové tělesa a sesuvy řízené lokální hustotní inverzí působení vztlakové síly řízené variací tlaku fluid injektáž nezpevněného materiálu při náhlém poklesu tlaku fluid tektonické vznikají působením endogenních sil

8 Geologické kontakty

9 Základní klasifikace struktur podle procesu vzniku a významu geologické kontakty primární nebo netektonické struktury důsledek procesů formování hornin řízené variací lokálního gravitačního potenciálu různé skluzové tělesa a sesuvy řízené lokální hustotní inverzí působení vztlakové síly řízené variací tlaku fluid injektáž nezpevněného materiálu při náhlém poklesu tlaku fluid tektonické vznikají působením endogenních sil

10 Sedimentární struktury vrstevnatost zvrstvení čeřiny proudové stopy

11 Vulkanické struktury

12 Magmatické struktury orientace enklávy orientace vyrostlic

13 Základní klasifikace struktur podle procesu vzniku a významu geologické kontakty primární nebo netektonické důsledek procesů formování hornin řízené variací lokálního gravitačního potenciálu různé skluzové tělesa a sesuvy řízené lokální hustotní inverzí působení vztlakové síly řízené variací tlaku fluid injektáž nezpevněného materiálu při náhlém poklesu tlaku fluid tektonické vznikají působením endogenních sil

14 Pukliny planární defekty bez přemístění hornin tenzní porušení

15 Střižné pukliny pukliny s mírným přemístěním střižné porušení

16 Zlomy diskontinuity, podél nichž došlo k výraznému přemístění

17 Duktilní střižné zóny Jako zlomy vyjadřují přemístění podél zóny deskovitého tvaru, jež je centimetry ale i desítky kilometrů mocná

18 Kliváž, břidličnatost, lineace obecně planární a lineární prvky vrstevnatost, kliváž břidličnatost, foliace lineace

19 Vrásy spektakulární struktury všech velikostních měřítek vznikající ohýbáním vrstev nebo anizotropie

20 Další klasifikace struktur podle geometrie (tvaru a formy) struktur planární, lineární... podle časového vztahu k formování horniny syn-formační, post-formační podle deformačních mechanizmů frakturace, skluz, plasticita, difuze podle soudržnosti křehké, duktilní podle typu přetvoření kontrakční, extenzní podle distribuce deformace kontinuální, penetrativní, lokalizované, diskrétní

21 Deformace zemské kůry Deformace je definována jako změna pozice, orientace, tvaru nebo objemu horninového tělesa. K deformaci dochází tehdy, když je orientovaný tlak na horninu vyšší než je její rezistence. Deformace odráží fyzikální a chemické procesy, jež vedou k strukturním změnám. Napětí je v kůře generováno mnoha způsoby a vyvíjí se pomalu či velmi rychle.

22 Reakce na působení sil (napětí) Reologie reakce ohybem reakce zlomem

23 Rychlost růstu napětí velmi vysoká střední malá

24 Desková tektonika a napětí

25 Desková tektonika a napětí

26 Distribuce zemětřesení indikuje místa nejvyšších napětí v kůře

27 Strukturní analýza Deskriptivní popisná analýza Rozpoznávání a popisování struktur, měření jejich pozice, geometrie a orientace Kinematická analýza Interpretace deformačních pohybů, které vedly k vytvoření studovaných struktur Dynamická analýza Interpretace deformačních pohybů z hlediska sil a napětí, které utvářely studované struktury a vyhodnocení pevnosti materiálů během deformace

28 Deskriptivní analýza zahrnuje charakterizaci formy, rozsahu a uspořádaní struktur v prostoru (strukturní mapování) a jejich časová posloupnost (strukturní chronologie využívá znalosti stratigrafie, geochronologie a využívá základní principy strukturních vztahů-kontaktů a superpozice). Dokumentace strukturních prvků v mikro-, mezo- a makro-měřítku. Měření prostorové orientace Komentovaní strukturních implikací

29 Prezentace prostorových dat Ružicové digramy Stereografické projekce

30 Principy vynášení dat do projekce Lineární prvky se v projekci vynášejí jako body Na obrázky je linie se směrem sklonu 130 a sklonem 50

31 Principy vynášení dat do projekce Planární prvky se v projekci vynášejí jako oblouky (velké) Na obrázky je plocha se směrem sklonu 120 a sklonem 60

32 Úhlojevná projekce Wulffova síť

33 Úhlojevná projekce Wulffova síť

34 Plochojevná projekce Schmidtova síť

35 Rozdíly Wulff vs. Schmidt

36 Intersekce planárních prvků I

37 Intersekce planárních prvků II