Разломы и трещины

Разломы и трещины — это нарушения сплошности горных пород, варьирующиеся от волосяных трещин до разломов масштаба земной коры, вдоль которых происходят землетрясения и смещаются блоки земной коры относительно друг друга.

Definition

Трещина — это любое нарушение сплошности горной породы, при котором теряется когезия; разлом — это трещина или зона трещин, вдоль которой произошло измеримое смещение двух сторон, классифицируемое по направлению этого смещения.

Scope

Эта тема охватывает хрупкие структуры земной коры: трещины и другие разрывы, а также три основных типа разломов — нормальные, взбросовые и сдвиговые — вместе с их связью с полем напряжений и землетрясениями. В ней рассматриваются геометрия и механика хрупкого разрушения, дополняющие пластичные складки.

Core questions

• Что отличает трещины от разломов?
• Как нормальные, взбросовые и сдвиговые разломы связаны с ориентацией главных напряжений?
• Как скольжение по разломам порождает землетрясения?

Key theories

Теория разломообразования Андерсона

Андерсон связал три класса разломов с ориентацией главных напряжений: вертикальное максимальное напряжение способствует образованию нормальных разломов, вертикальное минимальное напряжение способствует образованию взбросовых разломов, а вертикальное промежуточное напряжение способствует образованию сдвиговых разломов.

Механика землетрясений и разломообразования

Землетрясения являются результатом фрикционной нестабильности типа «скачок-проскальзывание» на разломах, при которой упругая деформация накапливается со временем и быстро высвобождается во время скольжения, что связывает механику разломов с сейсмическим циклом.

Mechanisms

Когда напряжение в хрупкой земной коре превышает прочность породы, образуются трещины; трещины раскрываются без сдвига, в то время как разломы приспосабливаются к сдвиговому смещению. Тип развивающегося разлома отражает, какое главное напряжение является вертикальным, согласно концепции Андерсона. На уже существующих разломах трение позволяет напряжению упруго накапливаться до тех пор, пока оно внезапно не высвободится при землетрясении, после чего деформация начинает накапливаться снова.

Clinical relevance

Характеристика активных разломов является основой оценки сейсмической опасности, в то время как сети трещин контролируют проницаемость, которая регулирует поток подземных вод, добычу геотермальной энергии и нефти, а также целостность инженерных сооружений и хранилищ отходов.

History

Динамическая теория Андерсона 1951 года связала типы разломов с ориентацией напряжений и остается краеугольным камнем структурной геологии. Теория упругого отскока Рейда, разработанная после землетрясения в Сан-Франциско в 1906 году, и более поздние работы, обобщенные Шольцем, установили механическое понимание того, как разломы накапливают и высвобождают энергию в виде землетрясений.

Key figures

• Ernest Masson Anderson
• Christopher Scholz
• Harry Fielding Reid

Seminal works

• anderson1951
• scholz2019

Frequently asked questions

В чем разница между разломом и трещиной?

Оба являются нарушениями сплошности в породе, но разлом демонстрирует измеримое смещение породы по обе стороны, тогда как трещина — это нарушение, по которому произошло незначительное или отсутствующее сдвиговое движение.