زمینشناسی ساختاری
زمینشناسی ساختاری به مطالعه چگونگی تغییر شکل سنگها تحت تنش میپردازد و چینخوردگیها، گسلها و بافتهایی را که نیروهای شکلدهنده پوسته زمین را ثبت کردهاند، تولید میکند.
Definition
زمینشناسی ساختاری شاخهای از زمینشناسی است که به هندسه سهبعدی، کینماتیک و مکانیک سنگهای تغییر شکل یافته میپردازد و از ساختارهایی مانند چینخوردگیها و گسلها برای بازسازی تنشها و حرکتهایی که آنها را ایجاد کردهاند، استفاده میکند.
Scope
این حوزه شامل توصیف، طبقهبندی و تفسیر ساختارهای زمینشناسی و مکانیک پشت آنهاست: تنش و کرنش، تغییر شکل شکننده و شکلپذیر، چینخوردگیها، گسلها، شکستگیها و تجمع اینها در کمربندهای کوهستانی. این حوزه بر هندسه و کینماتیک تغییر شکل تأکید دارد تا اندازهگیری لرزهنگاری اعماق زمین.
Sub-topics
Core questions
- سنگها چگونه به تنش پاسخ میدهند و چه عواملی رفتار شکننده در مقابل شکلپذیر را کنترل میکنند؟
- چینخوردگیها و گسلها چگونه طبقهبندی و تفسیر میشوند؟
- چگونه میتوان از ساختارهای تغییر شکل یافته برای بازسازی تاریخچه تغییر شکل یک منطقه استفاده کرد؟
- ساختارهای پوستهای چگونه ترکیب میشوند تا رشتهکوهها را بسازند؟
Key theories
- رئولوژی تنش-کرنش سنگها
- تغییر شکل سنگ توسط رابطه بین تنش اعمال شده و کرنش حاصله کنترل میشود، به طوری که سنگها به صورت الاستیک رفتار میکنند، سپس بسته به دما، فشار، نرخ کرنش و ترکیب، یا با شکستگی شکننده از بین میروند یا با خزش شکلپذیر جریان مییابند.
- تحلیل کرنش
- تحلیل کمی کرنش از اجسام تغییر شکل یافته و هندسه ساختاری برای بازیابی بزرگی و جهتگیری کرنش نهایی استفاده میکند و امکان بازسازی مسیرهای تغییر شکل در سنگهای چینخورده و گسلخورده را فراهم میآورد.
Mechanisms
نیروهای تکتونیکی، که نهایتاً توسط حرکت صفحات و گرانش هدایت میشوند، تنش دیفرانسیلی را بر سنگ وارد میکنند. در سطوح کمعمق و خنک، سنگها با شکستگی شکننده تغییر شکل میدهند و درزهها و گسلها را تولید میکنند؛ در عمق و دمای بیشتر، آنها با جریان شکلپذیر از طریق فرآیندهایی مانند خزش نابجایی (dislocation creep) و انحلال فشاری (pressure solution) تغییر شکل میدهند و چینخوردگیها و ورقهورقگیها (foliations) را تولید میکنند. ساختارهای انباشته شده جهتگیری و تاریخچه میدان تنش را ثبت میکنند.
Clinical relevance
تحلیل ساختاری زیربنای مکانیابی کانسارهای معدنی، تلههای نفتی و مسیرهای آبهای زیرزمینی، ارزیابی مهندسی شیبها، تونلها و محلهای سد، و شناسایی گسلها برای خطرات لرزهای است.
History
زمینشناسی ساختاری از مطالعات میدانی قرن نوزدهم در مورد کمربندهای کوهستانی چینخورده و گسلخورده رشد کرد، از طریق کارهای تجربی مکانیک سنگ و تحلیل کرنش در قرن بیستم پیشرفت کرد، و پس از دهه ۱۹۶۰ در چارچوب تکتونیک صفحهای بازتعریف شد، که میدانهای تنش منطقهای را که باعث تغییر شکل پوسته میشوند، فراهم کرد.
Key figures
- John G. Ramsay
- Eduard Suess
- Bailey Willis
- Hans Cloos
Related topics
Seminal works
- twissmoores2007
- ramsayhuber1987
Frequently asked questions
- تفاوت بین تغییر شکل شکننده و شکلپذیر چیست؟
- تغییر شکل شکننده سنگ را در امتداد شکستگیها و گسلهای مجزا میشکند، معمولاً در شرایط کمعمق، خنک و کمفشار، در حالی که تغییر شکل شکلپذیر سنگ را به صورت چینخوردگیها و بافتها بدون از دست دادن پیوستگی جریان میدهد، معمولاً در شرایط عمیقتر، گرمتر و پرفشارتر.