構造地質学

構造地質学は、岩石が応力下でどのように変形し、地球の地殻を形成してきた力を記録する褶曲、断層、および構造を生み出すかを研究する学問です。

Definition

構造地質学は、変形した岩石の三次元幾何学、運動学、および力学に関心を持つ地質学の一分野であり、褶曲や断層などの構造を用いて、それらを生み出した応力と運動を再構築します。

Scope

この分野は、地質構造の記述、分類、解釈、およびそれらの背後にあるメカニズム（応力とひずみ、脆性変形と延性変形、褶曲、断層、亀裂、およびこれらが集合して山脈を形成する過程）を扱います。深部地球の地震学的測定よりも、変形の幾何学と運動学に重点を置いています。

Sub-topics

• Faults and Fractures
• Folds
• Mountain Building and Orogeny
• Stress, Strain, and Rock Deformation

Core questions

• 岩石は応力にどのように応答し、脆性挙動と延性挙動を制御するものは何でしょうか？
• 褶曲と断層はどのように分類され、解釈されるのでしょうか？
• 変形した構造は、地域の変形履歴を再構築するためにどのように使用できるでしょうか？
• 地殻構造はどのように組み合わさって山脈を形成するのでしょうか？

Key theories

岩石の応力-ひずみレオロジー

岩石の変形は、加えられた応力と結果として生じるひずみの関係によって支配され、岩石は弾性的に挙動した後、温度、圧力、ひずみ速度、および組成に応じて、脆性破壊によって破壊されるか、延性クリープによって流動します。

ひずみ解析

定量的ひずみ解析は、変形した物体と構造の幾何学を用いて、有限ひずみの大きさと配向を回復させ、褶曲および断層岩における変形経路の再構築を可能にします。

Mechanisms

最終的にはプレート運動と重力によって駆動されるテクトニクス力は、岩石に差応力を課します。浅く低温のレベルでは、岩石は脆性破壊によって変形し、節理や断層を生成します。より深い場所や高温では、転位クリープや圧溶解などのプロセスを通じて延性流動によって変形し、褶曲や面構造を生成します。蓄積された構造は、応力場の配向と履歴を記録します。

Clinical relevance

構造解析は、鉱床、石油トラップ、地下水経路の特定、斜面、トンネル、ダムサイトの工学的評価、および地震ハザードのための断層の特性評価の基礎となります。

History

構造地質学は、19世紀の褶曲および断層山脈の野外調査から発展し、20世紀の実験的な岩石力学およびひずみ解析の研究を通じて進歩しました。1960年代以降は、地殻変形を駆動する広域応力場を提供するプレートテクトニクスの中で再構築されました。

Key figures

• John G. Ramsay
• Eduard Suess
• Bailey Willis
• Hans Cloos

Seminal works

• twissmoores2007
• ramsayhuber1987

Frequently asked questions

脆性変形と延性変形の違いは何ですか？

脆性変形は、通常、浅く、低温で、低圧の条件下で、岩石を離散的な亀裂や断層に沿って破壊します。一方、延性変形は、通常、より深く、高温で、高圧の条件下で、連続性を失うことなく岩石を褶曲や面構造に流動させます。