Đứt gãy

Một phần của loạt bài về
Động đất
Các loại
Tiền chấn Dư chấn Đứt gãy đẩy mù Kép Giữa hai mảng Nội mảng Siêu địa chấn Được kích hoạt từ ​​xa Chậm Dưới đại dương Siêu dịch chuyển Sóng thần Động đất hàng loạt
Nguyên nhân
Đứt gãy chuyển động Núi lửa Địa chấn kích thích
Đặc tính
Chấn tâm Chấn tiêu Vùng tối Sóng địa chấn Sóng P Sóng S Sóng Rayleigh Sóng Love
Đo đạc
Thang địa chấn Địa chấn kế Thang độ lớn thời gian động đất
Dự đoán
Ủy ban phối hợp dự đoán động đất Dự báo động đất
Các chủ đề khác
Sóng cắt chia tách Phương trình Adams–Williamson Vùng Flinn–Engdahl Kỹ thuật động đất Seismit Địa chấn học
Thể loại

Đứt gãy (còn gọi là biến vị, đoạn tầng hoặc phay) là một hiện tượng địa chất liên quan tới các quá trình kiến tạo trong vỏ trái đất. Đứt gãy chia làm nhiều loại: Đứt gãy thuận, đứt gãy nghịch, đứt gãy ngang... Thông thường đứt gãy thường xảy ra tại nơi có điều kiện địa chất không ổn định. Với ngành Địa chất Thủy văn đứt gãy là một trong những dấu hiệu quan trọng trong việc tìm kiếm nguồn nước. Đứt gãy đi đôi với những đới cà nát/đới dập vỡ hình thành do sự phá hủy của hoạt động đứt gãy (đứt gãy làm đá hai bên cánh của đứt gãy dịch chuyển hai bên của mặt trượt làm cho đá bị phá hủy). Các đới dập vỡ này là yếu tố quan trọng trong công tác tìm kiếm thăm dò nguồn nước ngầm. Tại các vùng có đá móng là đá vôi thì việc nghiên cứu các đứt gãy là việc làm đầu tiên mà các nhà địa chất thủy văn để ý, tại những nơi có đứt gãy sẽ hình thành các đới dập vỡ mà đó là điều kiện rất thuận lợi cho việc hình thành các hang động và Cactơ (Karst). Tại những vùng đá vôi công tác tìm kiếm thăm dò nước gắn liền với việc nghiên cứu các hang động, Cactơ. Ở những vùng này nước tập trung chủ yếu tại những hang động và Cactơ như đã nói ở trên. tuy nhiên trong ngành địa chất công trình thì đứt gãy hoàn toàn không có một chút lợi nào mà hoàn toàn là có hại.các đứt gãy có thể làm phá hoại các công trình. đối với ngành tìm kiếm khoáng sản thì các đới đứt gãy lại là nơi có thể tìm thấy những khoáng vật nhiệt dịch.tại vì khi đứt gãy sẽ tạo ra nhiều khe hở và các dung dịch nhiệt dịch sẽ xâm nhập vào đó để hình thành lên các kim loại khoáng sản có nguồn gốc nhiệt dịch như vàng,bạc.

Cơ chế đứt gãy

Đứt gãy thuận ở Hệ tầng La Herradura, Morro Solar, Peru.

Bởi vì lực ma sát và tính rắn của đá, chúng không thể trượt hoặc trôi qua nhau một cách dễ dàng, và đôi khi sự dịch chuyển dừng lại. Khi việc này xảy ra, ứng suất tích tụ trong đá và khi nó vượt ngưỡng căng, thế năng tích tụ bị phân tán bằng sự giải phóng sức căng, bằng chuyển động tập trung vào một mặt phẳng — đứt gãy.

Sự căng xảy ra dần dần hoặc ngay lập tức, phụ thuộc vào lưu biến học của đá; lớp vỏ dẻo dưới và lớp manti tích tụ sự biến dạng dần đần qua sự trượt, trong khi lớp vỏ giòn trên phản ứng bằng cách nứt – giải toả ứng suất trực tiếp – để tạo ra chuyển động dọc theo đứt gãy. Một đứt gãy ở đá dẻo có thể giải toả ngay lập tức khi độ căng quá lớn. Năng lượng được giải phóng bởi sự giải phóng độ căng trực tiếp tạo ra động đất, một hiện tưởng phổ biến giữa danh dới chuyển dạng.

Trượt, nén ép, tách giãn

A fault in Morocco. Mặt phẳng đứt gãy là đường thẳng đứng nghiêng trái ở giữa ảnh, là mặt phẳng dọc theo các lớp đá bên trái đã trượt xuống dưới, so với các lớp ở bên phải của đứt gãy.

Trượt được định nghĩa là chuyển động tương đối của các đặc điểm địa chất có ở hai bên của mặt phẳng đứt gãy. cảm giác trượt được định nghĩa là chuyển động tương đối của khối đá ở mỗi bên của đứt gãy đối với phía bên kia. Khi đo sự phân tách theo chiều ngang hoặc dọc, tách giãn của đứt gãy là thành phần thẳng đứng của sự phân tách và của lỗi là thành phần nằm ngang, như trong "Ném lên và đẩy ra ".

Microfault showing a piercing point (the coin's diameter is 18 mm)

Vectơ trượt có thể được đánh giá một cách định tính bằng cách nghiên cứu bất kỳ sự kéo theo tầng nào, có thể được nhìn thấy ở hai bên của đứt gãy; hướng và cường độ của ném và ném chỉ có thể được đo bằng cách tìm các điểm giao nhau chung ở hai bên của lỗi (được gọi là điểm đâm). Trong thực tế, thường chỉ có thể tìm thấy hướng trượt của các lỗi và một xấp xỉ của vectơ ném và ném.

Treo tường và chân tường

Hai mặt của một lỗi không thẳng đứng được gọi là tường treo và chân tường . Tường treo xảy ra phía trên mặt phẳng đứt gãy và chân tường xảy ra bên dưới nó. Thuật ngữ này xuất phát từ việc khai thác: khi làm việc với thân quặng dạng bảng, Người khai thác đứng với chân tường dưới chân và với bức tường treo phía trên anh ta.

Các loại lỗi

Dựa trên hướng trượt, lỗi có thể được phân loại như:

• Cú đánh trượt , trong đó phần bù chủ yếu là nằm ngang, song song với dấu vết lỗi.
• Nhúng trượt , phần bù chủ yếu là dọc và / hoặc vuông góc với dấu vết lỗi.
• Xiên trượt , kết hợp trượt dập và nhúng.

Lỗi trượt

Satellite image of the Piqiang Fault, a northwest trending left-lateral strike-slip fault in the Taklamakan Desert south of the Tien Shan Mountains, China (40.3°N, 77.7°E)

Schematic illustration of the two strike-slip fault types.

Trong lỗi trượt đòn (còn được gọi là lỗi cờ lê , lỗi xé hoặc lỗi chuyển tiếp ), bề mặt lỗi (mặt phẳng) thường gần dọc và chân tường di chuyển ngang hoặc trái hoặc phải với rất ít chuyển động thẳng đứng. Lỗi trượt ngang với chuyển động bên trái cũng được gọi là lỗi sinistral . Những người có chuyển động bên phải còn được gọi là lỗi dextral . <Ref> Park 2004. </ Ref> Mỗi được xác định theo hướng chuyển động của mặt đất như mong muốn được nhìn thấy bởi một người quan sát ở phía đối diện của lỗi. Một lớp đặc biệt của lỗi trượt đòn là lỗi biến đổi, khi nó tạo thành một ranh giới tấm. Lớp này có liên quan đến phần bù trong trung tâm trải rộng, chẳng hạn như sườn giữa đại dương, hoặc, ít phổ biến hơn, trong lục địa thạch quyển, chẳng hạn như [[Biến đổi biển chết] ] ở Trung Đông hoặc một sườn núi giữa đại dương ở New Zealand. Các lỗi biến đổi cũng được gọi là ranh giới mảng "bảo thủ", bởi vì thạch quyển không được tạo ra cũng không bị phá hủy.

Lỗi nhúng trượt

Normal faults in Spain, between which rock layers have slipped downwards (at photo's centre)

Các lỗi trượt có thể là 'bình thường' (" mở rộng") hoặc 'đảo ngược' .

Trong một lỗi bình thường, tường treo di chuyển xuống dưới, liên quan đến chân tường. Một khối hạ cấp giữa hai lỗi thông thường nhúng vào nhau là địa hào. Một khối lộn ngược giữa hai lỗi thông thường nhúng vào nhau là horst. Các lỗi thông thường ở góc thấp có ý nghĩa khu vực kiến ​​tạo có thể được chỉ định nhiều lỗi tách rời.

Cross-sectional illustration of normal and reverse dip-slip faults

Một lỗi ngược lại là một lỗi ngược lại với một lỗi thông thường. Tường treo di chuyển lên so với chân tường. Lỗi ngược cho thấy sự rút ngắn nén của lớp vỏ. dip của một lỗi ngược tương đối dốc, lớn hơn 45 °. Thuật ngữ "bình thường" và "đảo ngược" xuất phát từ khai thác than ở Anh, nơi các lỗi thông thường là phổ biến nhất. Một lỗi lực đẩy có cùng cảm giác chuyển động như một lỗi đảo ngược, nhưng với sự nhúng của mặt phẳng lỗi ở dưới 45 °. Các lỗi lực đẩy thường tạo thành các đường dốc, căn hộ và uốn cong (tường treo và chân tường) nếp gấp.

Các đoạn phẳng của các mặt phẳng đứt gãy lực đẩy được gọi là căn hộ và các phần nghiêng của lực đẩy được gọi là đường dốc . Thông thường, các lỗi lực đẩy di chuyển bên trong bằng cách hình thành các căn hộ và leo lên các phần có đường dốc. Các nếp gấp uốn cong được hình thành do sự di chuyển của tường treo trên bề mặt đứt gãy không phẳng và được tìm thấy liên quan đến cả các lỗi mở rộng và lực đẩy. Lỗi có thể được kích hoạt lại sau đó với chuyển động theo hướng ngược lại với chuyển động ban đầu (đảo ngược lỗi). Do đó, một lỗi bình thường có thể trở thành một lỗi ngược và ngược lại. Các lỗi lực đẩy hình thành nappe s và klippe n trong các đai đẩy lớn. Các khu vực hút chìm là một lớp lực đẩy đặc biệt tạo thành các đứt gãy lớn nhất trên Trái đất và gây ra các trận động đất lớn nhất.

Lỗi trượt xiên

Một lỗi có thành phần của trượt nhúng và một thành phần của trượt đòn được gọi là "lỗi trượt xiên". Gần như tất cả các lỗi đều có một số thành phần của cả trượt nhúng và trượt đòn, do đó, việc xác định một lỗi là xiên đòi hỏi cả hai thành phần nhúng và tấn công phải có thể đo lường được và có ý nghĩa. Một số lỗi xiên xảy ra trong chế độ transtensional và transpressional, và các lỗi khác xảy ra khi hướng mở rộng hoặc rút ngắn thay đổi trong quá trình biến dạng nhưng các lỗi hình thành trước đó vẫn hoạt động. Góc hade được định nghĩa là bổ sung của góc nhúng; đó là góc giữa mặt phẳng đứt gãy và mặt phẳng thẳng đứng song song với đứt gãy.

Lỗi danh sách

Listric fault (red line)

Các lỗi liệt kê tương tự như các lỗi thông thường nhưng các mặt phẳng đứt gãy, đường dốc nằm gần bề mặt hơn, sau đó nông hơn với độ sâu tăng. Việc nhúng có thể làm phẳng thành một đường ngang phụ của sự bong tróc, dẫn đến trượt ngang trên mặt phẳng ngang. Hình minh họa cho thấy sự sụp đổ của bức tường treo dọc theo một lỗi liệt kê. Trong trường hợp tường treo vắng mặt (chẳng hạn như trên một vách đá), chân tường có thể sụp xuống theo cách tạo ra nhiều lỗi liệt kê.

Lỗi vòng

Các đứt gãy vòng, còn được gọi là đứt gãy caldera, là các lỗi xảy ra trong núi lửa bị sụp đổ.

Lỗi tổng hợp và phản kháng

Lỗi tổng hợp và phản kháng là các thuật ngữ được sử dụng để mô tả các lỗi nhỏ liên quan đến một lỗi lớn. Các lỗi tổng hợp nhúng theo cùng hướng với các lỗi lớn trong khi các lỗi phản kháng nhúng theo hướng ngược lại. Những lỗi này có thể đi kèm với rollover anticlines (ví dụ: Niger Delta Kiểu kết cấu).

Đá lỗi

Salmon-colored fault gouge and associated fault separates two different rock types on the left (dark gray) and right (light gray). From the Gobi of Mongolia.

Tập tin:CREIGHTON.jpg

Inactive fault from Sudbury to Sault Ste. Marie, Northern Ontario, Canada

Tất cả các đứt gãy đều có độ dày có thể đo được, được tạo thành từ đặc tính đá biến dạng của cấp độ trong lớp vỏ nơi xảy ra sự cố, của các loại đá bị ảnh hưởng bởi lỗi và sự hiện diện và bản chất của bất kỳ chất lỏng khoáng hóa. Đá lỗi được phân loại theo kết cấu và cơ chế biến dạng ngụ ý. Một lỗi đi qua các cấp khác nhau của thạch quyển sẽ có nhiều loại đá lỗi khác nhau được phát triển dọc theo bề mặt của nó. Sự dịch chuyển liên tục trượt có xu hướng đá juxtapose đặc trưng của các cấp độ vỏ khác nhau, với mức độ in đè khác nhau. Hiệu ứng này đặc biệt rõ ràng trong trường hợp nhiều lỗi tách rời và chính nhiều lỗi lực đẩy . Các loại đá lỗi chính bao gồm:

• Cataclasite - một loại đá đứt gãy gắn với một mặt phẳng kém phát triển hoặc vắng mặt vải, hoặc là không thể tin được, đặc trưng bởi góc clasts và đá các mảnh trong một hạt mịn ma trận có thành phần tương tự.
  • Tectonic hoặc Fault breccia - một cataclasite hạt trung bình đến hạt thô chứa> 30% mảnh vỡ nhìn thấy được.
  • Fault gouge - một loại không thể tin được, đất sét - giàu mịn đến siêu mịn - cataclasite hạt, có thể có vải phẳng và chứa <30% mảnh vỡ nhìn thấy được. Các mỏm đá có thể có mặt
    • Clay smear - gouge đứt giàu đất sét hình thành trong trầm tích chứa các lớp giàu đất sét bị biến dạng mạnh và bị cắt vào rãnh đứt gãy.
• Mylonite - một loại đá đứt gãy được kết dính và đặc trưng bởi một loại vải phẳng phát triển tốt do giảm kiến ​​tạo kích thước hạt, và thường chứa các mảnh porphyroclast và các mảnh đá có thành phần tương tự như khoáng sản s trong ma trận
• Pseudotachylite - vật liệu thủy tinh hạt siêu mịn, thường có màu đen và flint y xuất hiện, xuất hiện dưới dạng phẳng tĩnh mạch], tĩnh mạch hoặc [ [Kết tụ (địa chất) | pseudoconglomerates hoặc nhiều breccia , làm tràn các vết nứt giãn nở trong đá chủ.

Tác động đến cấu trúc và con người

Trong kỹ thuật địa kỹ thuật một lỗi thường tạo thành không liên tục có thể có ảnh hưởng lớn đến hành vi cơ học (cường độ, biến dạng, v.v.) của đất và khối đá trong, ví dụ, đường hầm, nền tảng hoặc độ dốc xây dựng.

Mức độ hoạt động của một lỗi có thể rất quan trọng đối với (1) định vị các tòa nhà, bể chứa và đường ống và (2) đánh giá địa chấn rung chuyển và sóng thần nguy hiểm đối với cơ sở hạ tầng và người dân trong vùng lân cận. Ví dụ, tại California, việc xây dựng tòa nhà mới đã bị cấm trực tiếp hoặc gần các lỗi đã di chuyển trong Holocene Epoch (11.700 năm qua) trong lịch sử địa chất của Trái đất. <Ref> Brodie và đồng nghiệp 2007 </ ref> Ngoài ra, các lỗi đã cho thấy sự di chuyển trong Holocene cộng với Pleistocene Epoch (2,6 triệu năm qua) có thể được xem xét, đặc biệt là nghiêm trọng các cấu trúc như nhà máy điện, đập, bệnh viện và trường học. Các nhà địa chất đánh giá tuổi của một lỗi bằng cách nghiên cứu các đặc điểm đất được thấy trong các cuộc khai quật nông và địa mạo được thấy trong các bức ảnh chụp từ trên không. Manh mối dưới bề mặt bao gồm kéo và mối quan hệ của chúng với carbonate nốt sần, bị xói mòn và sắt oxit khoáng hóa, trong trường hợp đất cũ và thiếu các dấu hiệu như vậy trong trường hợp đất trẻ hơn. Đồng vị phóng xạ của vật liệu hữu cơ được chôn bên cạnh hoặc trên một vết cắt thường rất quan trọng trong việc phân biệt hoạt động với các lỗi không hoạt động. Từ các mối quan hệ như vậy, nhà cổ sinh vật học có thể ước tính kích thước của quá khứ động đất trong vài trăm năm qua và phát triển các dự đoán sơ bộ về hoạt động lỗi trong tương lai.