گسل ها
هندسه گسله ها
معمولا گسله ها شیب دار هستند و به ندرت پیش می آید که کاملا قائم باشند. برای توصیف یک صفحه گسل از اصطلاحات مستوی (planar)، قاشقی (listric)، به پایین پر شیب شونده (steepening downward) و تافته (anastomosing) استفاده میشود.
Normal (a), strike-slip (sinistral) (b) and reverse (c) faults. These are end-members of a continuous spectrum of oblique faults. The stereonets show the fault plane (great circle) and the displacement vector (red point).
Listric normal fault showing very irregular curvature in the sections perpendicular to the slip direction. These irregularities can be thought of as large grooves or corrugations along which the hanging wall can slide.
هندسه گسله ها
گسلها از دو کنده (block) تشکیل شده، کنده ای که بر روی شیب گسل قرار می گیرد فرادیواره (hanging-wall) و کنده ای که در زیر شیب صفحه قرار گیرد فرودیواره (footwall) خوانده می شود.
Normal (a), strike-slip (sinistral) (b) and reverse (c) faults. These are end-members of a continuous spectrum of oblique faults. The stereonets show the fault plane (great circle) and the displacement vector (red point).
Listric normal fault showing very irregular curvature in the sections perpendicular to the slip direction. These irregularities can be thought of as large grooves or corrugations along which the hanging wall can slide.
هندسه گسله ها
گسلهایی که شیبی کمتر از 30 درجه دارند را گسلهای کم شیب و بالاتر از 60 درجه را نیز گسلهای با شیب زیاد می نامند.
Normal (a), strike-slip (sinistral) (b) and reverse (c) faults. These are end-members of a continuous spectrum of oblique faults. The stereonets show the fault plane (great circle) and the displacement vector (red point).
Listric normal fault showing very irregular curvature in the sections perpendicular to the slip direction. These irregularities can be thought of as large grooves or corrugations along which the hanging wall can slide.
هندسه گسله ها
گسلها یک پهنه شکستگی را تشکیل می دهند. این پهنه دارای یک هسته، پهنه ای که شکستگی ها در آن تشکیل شده و پهنه ای که در آن ساختارها بدون شکستگی تحت تاثیر قرار گرفته اند. بیشترین جابجایی در بخش های مرگزی الفاق می افتد و به سمت پیرامون آن به تدریج کاهش می یابد تا به صفر می رسد. گسلها به سه صورت به پایان می رسند که اصطلاحا به آن پایانه گسله نامیده می شود. در پایانه گسل یا 1- جابجایی صفر است (خط لبه) یا 2- گسله به گسل دیگر می رسد (خط شاخه) یا 3- به سطح زمین برسد (اثر سطحی).
Simplified anatomy of a fault.
Schematic illustration of an ideal, isolated fault. The displacement profile indicates maximum displacement near the center.
جنبش شناسی گسله ها
برای توصیف حرکت در کنده ها در دو سوی صفحه گسلی از اصطلاحاتی استفاده می شود که به آنها پرداخته شده است.
-بردار جابجایی (slip vector): اگر دونقطه ای که قبل از گسلش در کنار هم بوده را به هم متصل کنیم حاصل می شود.
نقطه برخورد (piercing point): برخورد هر عارضه خطی با سطح گسلش را می گویند.
Illustration of a normal fault affecting a tilted layer. The fault is a normal fault with a dextral strike-slip component (a), but appears as a sinistral fault in map view (b, which is the horizontal section at level A). (c) and (d) show profiles perpendicular to fault strike (c) and in the (true) displacement direction (d).
جنبش شناسی گسله ها
اگر عارضه صفحه ای باشد در این حالت از خط حاصل از برخورد عارضه سطحی با سطح زمین در دو سوی گسلش استفاده می شود. فاصله بین دو نقطه متناظر ار لایه ای که بر اثر گسلش جدا شده را در طول اثر گسلش را جدایش می نامندو به جای جابجایی در حالت عارضه خطی به کار برده می شود. فاصله بین دونقطه بر روی نقشه را جدایش راستایی و و در برش عرضی عمود بر صفحه گسل را جدایش شیبی می نامند. مولفه قائم جدایش شیبی را افت (throw) و مولفه افقی را راند (heave) می نامند. باید به یاد داشته باشیم که جابجایی واقعی را در جهت بردار جابجایی (displacement vector) اندازه گیری می کنند.
Illustration of a normal fault affecting a tilted layer. The fault is a normal fault with a dextral strike-slip component (a), but appears as a sinistral fault in map view (b, which is the horizontal section at level A). (c) and (d) show profiles perpendicular to fault strike (c) and in the (true) displacement direction (d).
سازوکار گسله ها
Classification of faults based on the dip of the fault plane and the pitch, which is the angle between the slip direction (displacement vector) and the strike. Based on Angelier (1994).
سازوکار گسله ها
بر اساس حرکت نسبی کنده ها در دو طرف صفحه گسلی لفسیم بندی می شوند.
شیب لغز: گسلهایی که در آن بردار جابجایی به موازات شیب سطح گسل باشد گویند. دو دسته گسلهای شیب لغز وجود دارد 1- عادی (normal) فرادیواره نسبت به فرودیواره پایین لغزیده 2- معکوس (reverse) فرادیواره نسبت به فرودیواره به سمت بالا لغزیده.
گسلهای راستالغز (امتدادلغز، strikeslip): بردار جابجایی به موازات امتداد گسلهاست. دو دسته گسلهای راستالغز وجود دارد 1- چپ بر (sinistral) کنده آن سوی گسله نسبت به ناظر به سمت چپ لغزیده 2- راست بر (dextral): کنده آن سوی گسله نسبت به ناظر به سمت راست لغزیده.
گسلهای کج لغز (oblique-slip faults): بردار جابجایی نسب به راستای
گسله مایل است.
گسله رنچ (wrench fault) گسله راستالغز عمودی را گویند
گسله چرخشی (rotation fault) یکی از کنده ها به صورت یا عمود بر امتداد گسل
یا به موازات آن دچار چرخش می شود.
سازوکار گسله ها
گسله چرخشی (rotation fault) یکی از کنده ها به صورت یا عمود بر امتداد گسل
یا به موازات آن دچار چرخش می شود.
Rotation movement on a listric fault
تئوری اندرسون برای گسل ها
گسله عادی
گسلهای عادی در شرایط مختلفی ایجاد می شود.
1- لغزش گرانشی : در این شرایط به دلیل از دست دادن پیوستگی سنگها به هر دلیلی سنگها و یا رسوبات به سمت پایین حرکت کرده که سطح لغزش گسل نرمال را تشکیل می دهد مانند تشکیل الیستوستروم
2- ساختارهای کششی حاشیه غیرفعال: به دلیل نرخ رسوبگذاری بالا این حاشیه ها دچار گسلش عادی می شوند مانند ساحل خلیج مکزیک. در این شرایط گسلهای رشدی به عبارتی ساختهای رشدی تشکیل می شوند. در این گونه ساختها ضخامت رسوبات در فرادیواره و فرودیواره متفاوت است. در حالتی که گسل قاشقی باشد ضخامت رسوبات از نزدیکی گسل به سمت جوانب کمتر می شوند و شکل گوه ای به خود می گیرند.
3- مناطقی که در آنها پوسته در حالت کشش قرار دارد مانند پشته های میان اقیانوسی و کافت های درون قاره ای
گسله عادی
گسلهای عادی به سه صورت دیده می شوند.
1- فرابوم و فروبوم: در این حالت گسلها به صورت مستوی بوده و 60 درجه شیب، با در نظر گرفتن زاویه اصطکاک داخلی در حدود 30 درجه، دارند. در این مدل درازشدگی محدودی روی می دهد. رابطه دراز شدگی در شکل زیر نشان داده شده است.
A horst (a), symmetric graben (b)
گسله عادی
گسلهای عادی به سه صورت دیده می شوند.
2- گسله های مستوی چرخیده: این گسله ها نیز مستوی بوده اما در هنگام حرکت دچار چرخش می شوند. به همین خاطر به این گسلها قفسه کتابی (bookshelf) و یا دومینو (domino) گفته می شود. از آنجایی که این ساختار فقط از یک طرف توسعه می یابد در نتیجه حوضه بالای این ساختار یک نیم فروبوم نامتقارن (asymmetric half graben) است. نباید فراموش کرد چرخش در فرادیواره و فرودیواره با هم اتفاق می افتد. دراز شدگی در این نوع ساختارها از رابطه e=(X-L)/L بدست می آید که X و L به ترتیب طول نهایی و طول اولیه افقی است. در شکل زیر θ و α به ترتیب شیب گسل و شیب لایه بندی را نشان می دهد.
بنابر این
X=dcosθ+Lcosα بنابر این e=(dcosθ+Lcosα-L)/L=(d/L)cosθ+cosα-1
از آنجایی که
dsinθ=Lsinα بنابر این d/L= sinα/sinθ لذا e= (sinα/sinθ)cosθ+cosα-1
این رابطه را می توان به شکل /e={(sinαcosθ+sinθcosα)/sinθ}-1 نوشت از آنجایی که صورت کسر برابر با sin(θ+α) است بنابر این
e= {sin(θ+α)/sinθ}-1 نوشت
گسله عادی
گسلهای عادی به سه صورت دیده می شوند.
3- گسلهای عادی قاشقی: در این مدل لایه بندی تنها در فرادیواره دچار چرخش می شود. در این مدل نیز نیم فروبومهای نامتقارن شکل می گیرد. هر جند در این نوع گسلها چرخش در فرادیئاره وجود دارد اما دراز شدگی در این مدل به مراتب کمتر از مدل قفسه کتابی است.معمولا در مدل قاشقی مشکل پر شدن فضای خالی وجود دارد که در زیر چندین راه حل برای حل این مشکل ارائه شده است.
گسلش راندگی
اصطلاحات
فراکنش (decollement): گسله ای مسطح تقریبا افقی که سنگهای دگرریخت شده بالای خود را از سنگهای دگرریخت نشده زیر خود جدا می کند. این سطح از سنگهایی با مقاومت کم مانند نمک، گچ، شیل تشکیل شده اند.
نازک پوست (thin-skinned): برای دگرریختی چینه های رسوبی در روی سنگهای پی دگرریخت نشده بکار می رود (شکل زیر). این دو سنگ توسط سطح/سطوح فراکنش
از هم جدا می شوند.
ستبرپوست (thick-skinned): دگرریختی که در آن هم
پوشش رسوبی و هم پی سنگ دچار گسلش و دگرریختی
می شوند (شکل زیر).
گسلش راندگی
اصطلاحات
نابرجا سنگ (allochton): مجموعه ای از سنگها که نسبت به مکان تشکیل خود جابجا شده اند که به صورت صفت استفاده می شود.
برجا سنگ (autochton): مجموعه ای از سنگها که نسبت به مکان تشکیل خود جابجا نشده اند که به صورت صفت استفاده می شود.
جداسنگ یا کلیپ (klippe): کنده ای جدا افتاده از مجموعه ای از سنگها که زمانی جزو سنگهای نابرجا بوده و حالا به علت فرسایش، از آنها جدا شده اند.
پنجره زمین ساختی (window): دریچه ای در سنگهای نابرجا که از طریق آن می توان سنگهای برجای زیرین را دید.
گسلش راندگی
اصطلاحات
پنجره زمین ساختی (window): دریچه ای در سنگهای نابرجا که از طریق آن می توان سنگهای برجای زیرین را دید.
سفره راندگی (Nappe): یک نابرجا سنگی که بر روی یک سطح تقریبا افقی حرکت کرده است.
پیش بوم (foreland): ناحیه ای به نسبت پایدار در پیشانی کمربند کوهزایی که سنگهای رشته کوه به سمت آن چین خورده و رانده می شوند. از نظر توپوگرافی معمولا مناطق پست را تشکیل می دهند.
پس بوم (hinterland): به بخش های درونی یک کوهزایی می گویند. معمولا دارای دگرریختی بالا گسلش در اعماق پوسته هستند. از نظر توپوگرافی مناطق بلند را در بر می گیرند.
گرایش (vergence) برای گسله راندگی: جهتی که سنگها بر روی گسل راندگی به آن سوی حرکت می کنند.
ساخت فراجسته (pop-up structure): بخش برجسته ای که بین دو گسل راندگی با شیبی به سوی همدیگر تشکیل می شوند.
Cross-section through the Alps, showing the thin-skinned foreland deformation in the north (right) and the more pervasive and complicated deformation in the hinterland. Imbrication of the lower crust is indicated, based on seismic information. Based on Schmid and Kissling (2000)
هندسه گسله های راندگی
راندگی ها توالی سنگها را در جهت ترابری زمین ساختی (tectonic transport direction)قطع می کنند
راندگی ها در افق های کم قوام به موازات لایه بندی است و لایه های پرقوام را می برند
راندگی ها در جهت ترابری زمین ساختی جوان می شوند.
این نوع دگرریختی یک هندسه کژ و تخت (flat and ramp) را ایجاد می کند.
هندسه گسله های راندگی
نکات مهم در مورد کژ و تخت
ستبر شدگی تنها در کژ فرادیواره و کژ فرودیواره رخ می دهد
راندگی ها هم در کژ فرودیواره و هم در کژ فرادیواره توالی را
به سمت بالا می برند
افت چینه نگاشتی معیار مناسبی برای برآورد مقدار جابجایی بر
روی راندگی نیست
تاقدیس مربوط به گسلش فقط بر روی فرادیواره تشکیل می شوند
معمولا راندگی ها واحدهای قدیمی را بر روی واحدهای جدیدتر
می راند
فرایند تشکیل چین در فرادیواره گسله راندگی را چین خوردگی خم گسله می نامند.
Development of a fault-bend fold. Note that layers are rotated to become hinterland-dipping in the ramp region and then rotated back to horizontal as they leave the ramp. Also note that the forelimb is passively transported toward the foreland (right) while the backlimb is stationary.
انواع چین های در ارتباط با کمربندهای چین خورده-رانده
1- چین خم گسله (fault-bend fold): چینی که بر اثر حرکت ورقه راندگی بر روی خم گسله راندگی بوجود می آید بنابر این چین شکل کژ و تخت را به خود می گیرد.
The connection between ramp and fold geometry in fault-bend fold.
Development of a fault-bend fold. Note that layers are rotated to become hinterland-dipping in the ramp region and then rotated back to horizontal as they leave the ramp. Also note that the forelimb is passively transported toward the foreland (right) while the backlimb is stationary.
انواع چین های در ارتباط با کمربندهای چین خورده-رانده
2- چین پیشروی گسله (fault-propagation fold): چینی که بر روی گسله های راندگی و از جابجایی بر روی این گسله ها شکل می گیرد. با رشد و پیشروی گسله راندگی، لایه های چین خورده بر اثر این نوع گسلش به تدریج با گسله راندگی بریده و جابجا می شوند.
Progressive development of a faultpropagation fold.
Fault-propagation fold in the Tertiary thrust and fold belt in Mediumfjellet, Svalbard.
انواع چین های در ارتباط با کمربندهای چین خورده-رانده
3- چین فراکنشی (detachment fold): چینی که از جدایش توالی روی یک سطح فراکنش از توالی زیر سطح فراکنش بوجود می آید.
(a) Detachment folds developing above a de´collement (detachment) during shortening. (b) A related type of folds forming between two de´collements when displacement is transferred up-section in the direction of transport.
Large-scale detachment fold related to the Tertiary thrust and fold belt in Spitsbergen. The detachment is located below sea level.
هندسه گسله های راندگی متعدد
معمولا گسل های راندگی جوانتر در فرودیواره گسل های راندگس قدیمی تر شکل گرفته و باعث دگرریخت شدن بیشتر آنها می شود. از این ویژگی برای شناسایی سن نسبی راندگی ها استفاده می شود.
Interpretation of the Nanliao anticline, southern Taiwan, using surface information and well data. The anticline is interpreted as a stack of imbricated thrust sheets piled on top of each other. Interpretation by John Suppe (1983)
دو پشته ها
در کمربندهای چین خورده-رانده، گاهی راندگی هایی از یک گسله کم شیب زیرین به نام راندگی کف (floor thrust)، افشان می شود (splay off) و به سطح گسله ای کم شیب در تراز بالاتری (راندگی سقف، roof thrust) قرار می گیرد. به این ترتیب با ادامه این فرایند کنده هایی از سنگ توسط گستها محصور خواهند شد که به آنها اسب (horse) گفته می شود. وجود چندین اسب در کنار هم را دوپشته می نامند.
Schematic illustration of duplex development. The duplex grows toward the left (foreland), known as in-sequence thrusting or propagation. Note the characteristic double kink-fold in the frontal horse.
دو پشته ها
دو پشته ها در هر مقیاسی قابل مشاهده هستند، از چند میلیمتر تا چندین کیلومتر مانند مثالهای زیرین
Microscale thrust structures and related folds (thin section). These structures, including roof thrusts, floor thrusts and horses, are similar to those found at much larger scale. Tertiary thrust zone in Carboniferous shales, Isfjorden, Svalbard. Picture is 2 cm wide.
Section across the Caledonian foreland north of Oslo, Norway. The sole thrust is located in weak shales above the basement. The interpretation of a roof thrust makes the imbrication structure in the southern part a duplex structure. Based on Morley (1986).
هندسه دو پشته ها
شکل دوپشته ها به فاصله کژها، مقدار جابجایی هر اسب و بلندی کژها بستگی دارد
اگر جابجایی اسبها کم باشد و با هم برابر باشد در این صورت دوپشته به سوی پس بوم شیب خواهد داشت.
هندسه دو پشته ها
شکل دوپشته ها به فاصله کژها، مقدار جابجایی هر اسب و بلندی کژها بستگی دارد
اگر جابجایی اسبها به اندازه فاصله اولیه کژها باشد، اسبهایی نزدیک به پس بوم نسبت به اسبهای پیش بوم جابجایی بیشتری دارند. این حرکت بیشتر در پس بوم باعث انباشت تاق ریخت (antiformal stack) می شود.
هندسه دو پشته ها
شکل دوپشته ها به فتصله کژها، مقدار جابجایی هر اسب و بلندی کژها بستگی دارد
اگر جابجایی اسبها در نزدیکی پس بوم به مراتب بیشتر از اسبهای پیش بوم باشد (بسبت به حالت قبل) در این صورت اسبهای عقبتر از اسبهای جلوی خود عبور می کنند. در این حالت دوپشته شیبی به سمت پیش بوم دارد و به آن دو پشته پیش بوم می نامند (foreland-dipping duplex) می گویند.
با تشکر از
حسن توجه شما