Preview

Геодинамика и тектонофизика

Расширенный поиск

АНАЛИЗ ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗОН СДВИГАНИЯ В СВЯЗИ С ТИПАМИ ВТОРИЧНЫХ НАРУШЕНИЙ: ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ

https://doi.org/10.5800/GT-2011-2-1-0034

Полный текст:

Аннотация

Введение. Традиционный объект тектонофизических исследований – зоны сдвигания – рассматривается с точки зрения его деформационного состояния, а не в рамках изучения поля напряжений, как это делается обычно. Разница поля напряжений и поля деформаций при простом сдвигании исследователями отмечалась (рис. 1). Известно, что вторичные нарушения в природных зонах сдвигания и в экспериментах не всегда соответствуют структурам, теоретически предсказанным при изучении полей напряжений. Исследуется вопрос: какие сочетания вторичных структур возможны и какие запрещены в поле определенных возникающих деформаций?

Исходные представления. За теоретическую основу берется известная схема вторичных нарушений П. Ханкока [Hancock, 1985]. Эта схема сочетаний структур (рис. 2) носит условный, компилятивный характер: часть вторичных нарушений не может существовать одновременно (взбросы и сбросы, например), поскольку это приводит к противоположным деформационным результатам (рис. 3).

Теоретическое рассмотрение 2D деформаций в зоне сдвигания.В первую очередь теоретически изучаются случаи удлинения и укорочения самой зоны при ее постоянном объеме. Ранее ситуация рассматривалась как дополнительное сжатие или растяжение перпендикулярно к зоне сдвига (рис. 4), но не как ее удлинение и укорочение. При анализе деформированного состояния зон сдвигания было выявлено, что развитие трещин скола R и R′ типов, парных и идентичных в поле напряжений чистого сдвига, приводит к противоположным результатам в деформации зоны. Трещины R типа приводят к удлинению зоны и уменьшению ее мощности (рис. 5), трещины R′ типа могут возникать при ее укорочении и увеличении ее мощности (рис. 6). Аналогично ведут себя парные трещины X и P типов: X сколы возникают при удлинении, а P сколы – при укорочении зоны. Трещины Y типа, параллельные самой зоне, могут встречаться в обоих случаях. Рассмотрено также влияние увеличения или уменьшения объема зоны сдвигания на возможные сочетания структур, в том числе трещин отрыва и стилолитовых швов. Полученные теоретически сочетания вторичных нарушений сведены в шесть случаев (таблица), с указанием структур активных, разрешенных и запрещенных.

Примеры комбинаций вторичных нарушений в экспериментах и природных структурах. Рассматриваются примеры эшелонированных структур с позиций описания деформированного состояния зон сдвигания. Встречающиеся в экспериментах чередования участков развития сколов R и R′ типов интерпретируются как сочетание доменов с удлинением и укорочением среды (вдоль простирания зоны) при сохранении общей длины зоны (рис. 7). Сделано предположение о том, что вариации ширины зоны влияния разлома, наблюдаемые в природных структурах, и изменения амплитуд смещения в сейсмогенных разрывах (рис. 8) имеют отношение к этому явлению – чередованию участков развития сколов R и R′ типов, т.е. удлинению и укорочению доменов зоны. Структуры окончания крупных разломов типа «конский хвост» и «елочка» интерпретируются как домены с развитием R и P сколов в условиях удлинения и укорочения бортов разрыва (рис. 9). Показано, что зоны дробления в базальном срыве Воронцовского покрова относятся к сколам R типа и свидетельствуют об удлинении тела покрова (рис. 10). Рассмотрены некоторые конкретные случаи сочетаний P сколов и трещин отрыва в масштабе обнажения (рис. 11–15). Указаны структуры с развитием трещин X типа: синтетические сбросы в теле оползня и эшелонированные сбросы в бортах региональных сдвигов в нефтеносных структурах Западной Сибири (рис. 16).

Теоретическое исследование зон простого сдвигания в массиве при общей деформации чистого сдвига. Специально теоретически изучено состояние чистого сдвига в массиве, нарушенном зонами сдвигания. В этих условиях зоны сдвигания при деформировании массива будут удлиняться или укорачиваться в зависимости от их ориентировки к оси укорочения (рис. 17). Сделаны предположения о возможных сочетаниях вторичных нарушений в таких зонах сдвигания.

Выводы.Установлено, что в зоне сдвигания R и R′ трещины не могут развиваться в одном домене, поскольку приводят к противоположным деформационным следствиям, что не учитывалось при описании сдвигов в терминах полей напряжений. В отношении возникающих деформаций зоны сдвигания парными являются трещины R и X типов (при ее удлинении) и трещины R′ и P типов (встречаются при ее укорочении). Предложена таблица теоретически возможных и запрещенных вторичных нарушений при разных деформационных состояниях зоны сдвигания. Выдвинута задача сбора и систематизации устойчивых сочетаний эшелонированных вторичных структур на основе представления о деформированном состоянии зон сдвигания. Предложено использовать изменение длины зоны сдвигания при моделировании этих структур на эквивалентных материалах.

Об авторе

Федор Леонидович Яковлев
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН 
Россия

канд. геол.­мин. наук, с.н.с., лаб. тектонофизики,

123995, ГСП­5, Москва, ул. Большая Грузинская, 10



Список литературы

1. Борняков С.А. Моделирование сдвиговых зон на упруговязких моделях // Геология и геофизика. 1980. №11. С. 75–84.

2. Борняков С.А. Динамика развития деструктивных зон межплитных границ (результаты моделирования) // Геология и геофизика. 1988. № 6. С. 3–10.

3. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука, 1975. 536 с.

4. Гогоненков Г.Н., Кашик А.С., Тимурзиев А.И. Горизонтальные сдвиги фундамента Западной Сибири // Геология нефти и газа. 2007. № 3. С. 3–11.

5. Михайлова А.В. Методика количественной оценки деформаций, напряжений и перемещений в пластических непрозрачных моделях // Тектонофизика и механические свойства горных пород. М.: Наука, 1971. С. 38–48.

6. Михайлова А.В. Методические вопросы создания и исследования тектонических моделей с применением пластичных эквивалентных материалов // Экспериментальная тектоника: методы, результаты, перспективы. М.: Наука, 1989. С. 209–227.

7. Надаи А. Пластичность. М.–Л.: Мир, 1936. 280 c.

8. Николя А. Основы деформации горных пород. Пер. с англ. М.: Мир, 1992. 167 с.

9. Осокина Д.Н. Особенности локальных полей напряжений разных уровней и нарушений второго порядка в окрестностях окончания сдвигового разрыва // Проблемы тектонофизики. К 40-летию создания М.В. Гзовским лаборатории тектонофизики в ИФЗ РАН / Ред. Ю.Л. Ребецкий. М.: ИФЗ РАН, 2008. С. 69–87.

10. Осокина Д.Н., Яковлев Ф.Л., Войтенко В.Н. Изучение тектонического разрыва как объекта, объединяющего мегатрещину, ее поля (напряжений, деформаций) и вторичные структуры (тектонофизический анализ) // Проблемы тектонофизики. К 40-летию создания М.В. Гзовским лаборатории тектонофизики в ИФЗ РАН / Ред. Ю.Л. Ребецкий. М.: ИФЗ РАН, 2008. С. 89– 102.

11. Расцветаев Л.М. Парагенетический метод структурного анализа дизъюнктивных тектонических нарушений // Проблемы структурной геологии и физики тектонических процессов. Ч. 2. М.: ГИН АН СССР, 1987. С. 173–235.

12. Ребецкий Ю.Л. Напряженное состояние слоя при продольном горизонтальном сдвиге блоков его фундамента // Поля напряжений и деформаций в земной коре. М.: Наука, 1987. С. 41–57.

13. Ребецкий Ю.Л. Напряженное состояние слоя при продольном сдвиге // Известия АН СССР. Физика Земли. 1988. № 9. С. 29–35.

14. Семинский К.Ж. Внутренняя структура континентальных разломных зон. Тектонофизический аспект. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2003. 244 с.

15. Стоянов С. Механизм формирования разрывных зон. М.: Недра, 1977. 144 с.

16. Стром А.Л., Никонов А.А. Распределение смещений вдоль сейсмогенных разрывов и учет неравномерности подвижек при палеосейсмологических исследованиях // Вулканология и сейсмология. 1999. № 6. С. 47–59.

17. Шерман С.И., Борняков С.А, Буддо В.Ю. Области динамического влияния разломов (результаты моделирования). Новосибирск: Наука, 1983. 112 с.

18. Шерман С.И., Семинский К.Ж., Борняков С.А., Буддо В.Ю., Лобацкая Р.М., Адамович А.Н., Трусков В.А., Бабичев А.А. Разломообразование в литосфере. Зоны сдвига. Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1991. 262 с.

19. Яковлев Ф.Л. О диагностике деформированного состояния крыльев разломов и их внутренней зоны по типам вторичных нарушений // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики. Материалы XLI Тектонического совещания / Ред. Ю.В. Карякин. Т. 2. М.: ГЕОС, 2008. С. 516–519.

20. Яковлев Ф.Л., Маринин А.В., Сим Л.А., Гордеев П.П. Поля тектонических напряжений и поля деформаций Воронцовского покрова (Северо-Западный Кавказ) // Проблемы тектонофизики. К 40-летию создания М.В. Гзовским лаборатории тектонофизики в ИФЗ РАН / Ред. Ю.Л. Ребецкий. М.: ИФЗ РАН, 2008. С. 319–333.

21. Bokun A.N. Horizontal shear zones: physical modeling of formation and structure // Izvestiya Physics of the Solid Earth. 2009. V. 45. № 11. P. 996–1005. doi:10.1134/S106935130911007X.

22. Hancock P.L. Brittle microtectonics: principles and practice // Journal of Structural Geology. 1985. V. 7. № 3–4. P. 437–457. doi:10.1016/01918141(85)900483.

23. Koronovsky N.V., Gogonenkov G.N., Goncharov M.A., Timurziev A.I., Frolova N.S. Role of shear along horizontal plane in the formation of helicoidal structures // Geotectonics. 2009. V. 43. № 5. P. 379391. doi:10.1134/S0016852109050033.

24. Nakata T., Tsutsumi H., Punongbayan R.S., Rimando R.E., Daligdig J., Daag A. Surface faulting associated with the Philippine earthquake of 1990 // Journal of Geography. 1990. V. 99. P. 515–532 (in Japanese).

25. Ramsay J.G., Huber M.I. The techniques of modern structural geology. V. 1. Strain analysis. London: Academic Press, 1983. 307 p.

26. Yakovlev F.L. Detections of types of strain states for simple shear zones based on sets of secondary fractures // 8th Meeting of the Central European Tectonic Group Studies (CETeG). Conference proceedings / Eds. M. Ludwiniak, A. Konon, A. Zylyska. Warsaw: UW, 2010. P. 128–130.


Для цитирования:


Яковлев Ф.Л. АНАЛИЗ ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗОН СДВИГАНИЯ В СВЯЗИ С ТИПАМИ ВТОРИЧНЫХ НАРУШЕНИЙ: ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ. Геодинамика и тектонофизика. 2011;2(1):68-82. https://doi.org/10.5800/GT-2011-2-1-0034

For citation:


Yakovlev F.L. THE ANALYSIS OF THE STRAIN STATE OF SHEAR ZONES IN TERMS OF  TYPES OF SECONDARY FRACTURES: STATEMENT OF PROBLEM. Geodynamics & Tectonophysics. 2011;2(1):68-82. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2011-2-1-0034

Просмотров: 531


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2078-502X (Online)