STRUKTURNÍ GEOLOGIE LS 2009/2010 Ondrej Lexa (lexa@natur.cuni.cz) Petr Jeřábek (jerabek1@natur.cuni.cz) http://www.natur.cuni.cz/geologie/petrologie
Další doporučená literatura Turner, F.J. & Weiss, L.E., 1963. Structural analysis of metamorphic tectonites. McGraw-Hill Book Company, New York Ramsay, J.G., 1967. Folding and Fracturing of Rocks. McGraw-Hill Book Company, New York. Means, W.D., 1976. Stress and strain. Basic concepts of continuum mechanics for geologists. Springer-Verlag, New York. Ramsay, J.G. & Huber, M.I., 1983. The techniques of modern structural geology. Volume I: strain analysis. Academic Press, New York.
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
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
Historie strukturní geologie Nicholas Steno (1631-1686) první geolog, princip horizontálnosti vrstev James Hutton (1726-1797) zakladatel moderní geologie - Teorie Země důkazy a ilustrace princip diskordancí, princip aktualismu James Hall (1761-1832) a James Dwight Dana (1813-1895) geosynklinální teorie Grove Karl Gilbert (1843-1918) zemské pohyby orogenní a epeirogenní Alfred Wegener (1880-1930) teorie kontinentálního driftu, Arthur Holmes (1898-1965) plášťová konvekce, Esher (1807-1892) příkrovy v Alpách, Harry Hess (1906-1969) rozpínání oceánského dna, Hugo Benioff (1899-1968) hluboké zemětřesení a subdukce Bruno Sander (1884-1979) zakladatel moderní strukturní analýzy
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.
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
Geologické kontakty
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
Sedimentární struktury vrstevnatost zvrstvení čeřiny proudové stopy
Vulkanické struktury
Magmatické struktury orientace enklávy orientace vyrostlic
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
Pukliny planární defekty bez přemístění hornin tenzní porušení
Střižné pukliny pukliny s mírným přemístěním střižné porušení
Zlomy diskontinuity, podél nichž došlo k výraznému přemístění
Duktilní střižné zóny Jako zlomy vyjadřují přemístění podél zóny deskovitého tvaru, jež je centimetry ale i desítky kilometrů mocná
Kliváž, břidličnatost, lineace obecně planární a lineární prvky vrstevnatost, kliváž břidličnatost, foliace lineace
Vrásy spektakulární struktury všech velikostních měřítek vznikající ohýbáním vrstev nebo anizotropie
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
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.
Reakce na působení sil (napětí) Reologie reakce ohybem reakce zlomem
Rychlost růstu napětí velmi vysoká střední malá
Desková tektonika a napětí
Desková tektonika a napětí
Distribuce zemětřesení indikuje místa nejvyšších napětí v kůře
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
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
Prezentace prostorových dat Ružicové digramy Stereografické projekce
Principy vynášení dat do projekce Lineární prvky se v projekci vynášejí jako body Na obrázky je linie se směrem sklonu 130 a sklonem 50
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
Úhlojevná projekce Wulffova síť
Úhlojevná projekce Wulffova síť
Plochojevná projekce Schmidtova síť
Rozdíly Wulff vs. Schmidt
Intersekce planárních prvků I
Intersekce planárních prvků II