Đứt gãy và Nứt nẻ

Đứt gãy và nứt nẻ là những vết nứt trong đá, từ các vết nứt nhỏ như sợi tóc đến các đứt gãy quy mô vỏ Trái Đất, nơi xảy ra động đất và các khối vỏ Trái Đất dịch chuyển tương đối với nhau.

Definition

Nứt nẻ là bất kỳ vết nứt nào trong đá mà qua đó sự gắn kết bị mất; đứt gãy là một vết nứt hoặc vùng vết nứt mà dọc theo đó đã có sự dịch chuyển có thể đo được của hai bên, được phân loại theo chiều dịch chuyển đó.

Scope

Chủ đề này bao gồm các cấu trúc giòn của vỏ Trái Đất: các khe nứt và các vết nứt khác, cùng với ba loại đứt gãy chính — đứt gãy thuận, đứt gãy nghịch và đứt gãy trượt bằng — cùng với mối quan hệ của chúng với trường ứng suất và động đất. Nó đề cập đến hình học và cơ học của sự phá hủy giòn, bổ sung cho các nếp uốn dẻo.

Core questions

• Điều gì phân biệt khe nứt với đứt gãy?
• Các đứt gãy thuận, nghịch và trượt bằng liên quan như thế nào đến định hướng của các ứng suất chính?
• Sự trượt trên các đứt gãy tạo ra động đất như thế nào?

Key theories

Lý thuyết đứt gãy của Anderson

Anderson đã liên hệ ba loại đứt gãy với định hướng của các ứng suất chính: ứng suất tối đa thẳng đứng ưu tiên đứt gãy thuận, ứng suất tối thiểu thẳng đứng ưu tiên đứt gãy nghịch, và ứng suất trung gian thẳng đứng ưu tiên đứt gãy trượt bằng.

Cơ học động đất và đứt gãy

Động đất là kết quả của sự mất ổn định trượt-dính do ma sát trên các đứt gãy, với biến dạng đàn hồi tích tụ theo thời gian và giải phóng nhanh chóng trong quá trình trượt, một khuôn khổ liên kết cơ học đứt gãy với chu kỳ địa chấn.

Mechanisms

Khi ứng suất trong vỏ giòn vượt quá cường độ của đá, các vết nứt hình thành; các khe nứt mở ra mà không có sự cắt trượt, trong khi các đứt gãy điều chỉnh sự dịch chuyển cắt trượt. Loại đứt gãy phát triển phản ánh ứng suất chính nào là thẳng đứng, theo khuôn khổ của Anderson. Trên các đứt gãy đã hình thành, ma sát cho phép ứng suất tích tụ đàn hồi cho đến khi nó được giải phóng đột ngột trong một trận động đất, sau đó biến dạng bắt đầu tích tụ trở lại.

Clinical relevance

Đặc trưng hóa các đứt gãy đang hoạt động là nền tảng của việc đánh giá nguy cơ địa chấn, trong khi mạng lưới vết nứt kiểm soát tính thấm quyết định dòng chảy của nước ngầm, sản xuất địa nhiệt và dầu khí, cũng như tính toàn vẹn của các công trình kỹ thuật và bãi chứa chất thải.

History

Lý thuyết động lực học của Anderson năm 1951 đã liên kết các loại đứt gãy với định hướng ứng suất và vẫn là một nền tảng của địa chất cấu trúc. Lý thuyết đàn hồi-phục hồi của Reid, được phát triển sau trận động đất San Francisco năm 1906, và các công trình sau này được Scholz tổng hợp, đã thiết lập sự hiểu biết cơ học về cách các đứt gãy lưu trữ và giải phóng năng lượng dưới dạng động đất.

Key figures

• Ernest Masson Anderson
• Christopher Scholz
• Harry Fielding Reid

Seminal works

• anderson1951
• scholz2019

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa đứt gãy và khe nứt là gì?

Cả hai đều là vết nứt trong đá, nhưng đứt gãy cho thấy sự dịch chuyển có thể đo được của đá ở hai bên, trong khi khe nứt là một vết nứt mà qua đó có rất ít hoặc không có sự dịch chuyển cắt trượt.