MECHANIZMY FAŁDOWANIA

Transkrypt

1 MECHANIZMY FAŁDOWANIA ZGINANIE Fałdowanie ze zginania [true folding, flexure folding, flexural-slip folding] wygięcie warstw zachodzi poprzez odkształcenie a właściwie pełzanie (płynięcie) sprężysto-lepkie (model reologiczny ciała Kelvina). Ławice zachowują mniej więcej stałą miąższość; typowa jest struktura koncentryczna, bądź taka struktura symilarna, w której zmiany miąższości ograniczają się do przegubów. Zginanie wywołane jest najczęściej prostym ściskaniem i zachodzi na drodze wyboczenia (buckling). Drugim typem zginania jest zginanie poprzeczne (bending). Fałdowanie pasywne (rys. poniżej) proszę pominąć.

2 Rozwojowi koncentrycznemu sprzyja zróżnicowana litologia i udział ławic grubych, występuje dodatkowo posuw fałdowy (poślizgi międzyławicowe). Rozwojowi symilarnemu sprzyjają kompleksy litologiczne monotonne i gęsto uławicone, gdzie posuw fałdowy jest utrudniony (rys. B i C). Gdy struktura symilarna rozwija się w ławicach grubszych i mniej podatnych, w strefach przegubowych obserwuje się powstanie soczewkowatych przestrzeni między ławicami. Są to odspojenia przegubowe, wypełnione przez napłynięty materiał podatny lub przez żyły siodłowe [sadle reefs]. Fałdy typu szewron (C na rys. powyżej) ale w pakiecie o znacznym zróżnicowaniu podatności. W warstwach kompetentnych (niska podatność) w zewnętrznych częściach przegubów widoczne radialne spękania tensyjne wypełnione białymi żyłami mineralnymi (po ang. w tym przypadku vein, nie dyke!). Zauważ nabrzmienie czarnej, kompetentnej (podatnej) warstwy wypełniającej całkowicie odspojenie przegubowe (przy stałej miąższości czarnej warstwy wierzchołek tego trójkątnego przegubu byłby pusty!

3 FAŁDKI CIĄGNIONE i PASOŻYTNICZE W pakietach zróżnicowanych litologicznie i miąższościowo, w ławicach podatnych (!) obserwuje się w skrzydłach fałdów sfałdowania niższego rzędu, o na ogół zaokrąglonych przegubach i wergencji zwróconej ku przegubowi antyformy - fałdki ciągnione (drug folds). Nazwa wskazuje na koncepcję powstania tych fałdków pod wpływem pary sił, wytworzonej podczas względnego ruchu ławic przy zginaniu (strzałki na rys. b poniżej). Analogiczną wergencję mogą wykazywać fałdki pasożytnicze [parasitic folds] podrzędne, dysharmonijne, obejmujące cienkie ławice mniej (!) podatne od ławic sąsiednich, w kompleksach o znacznych różnicach podatności. Jako fałdki stojące powstają one równocześnie ze skróceniem grubych ławic niepodatnych, które przy tym grubieją (rys. c etap I), a asymetrii nabierają z postępem zginania grubej ławicy (rys. c etap II). Fałdki ciągnione umożliwiają określenie położenia najbliższego przegubu antyformy i synformy, gdy nie jest on dostępny w odsłonięciach (rys. poniżej)

4 FAŁDY KOLANKOWE Fałdki kolankowe (załomowe) [kink folds, kinks], tworzące asymetryczne schodki lub skrzynki, zwykle skupione w wąskich pasmach kolankowych [kink bands] Fałdki kolankowe - o przegubach zygzakowatych, załamanych, obserwuje się w skałach z gęstymi powierzchniami anizotropii (czyli b. gęsto uławiconych, najchętniej kilka kilkanaście mm lub o takiej oddzielności), wzdłuż których poślizgi są utrudnione. Fałdki te występują seryjnie, pasmami równoległymi do siebie lub w dwukierunkowym układzie sprzężonym. Fałdki kolankowe mają głównie rozmiary rzędu milimetrów, a powstają gdy zginanie odbywa się przy dużym ciśnieniu otaczającym. Mają one na ogół przeciwną wergencję niż fałdki ciągnione. Są uważane za formy przejściowe do spękań typu kliważowego. Cienkie uławicenie (do ok. 10 cm) sprzyja też symilarnym fałdom zygzakowatym ze zginania typu chevron (oba na rysunku poniżej).

5

6 BUDINAŻ Przy stromym ustawieniu ławic, znaczna plastyczność procesu w połączeniu z działającą pod dużym kątem kompresją, warunkuje rozciągnięcie (wydłużenie), któremu ławice podatne poddają się w sposób ciągły, a ławice kruche pękają. Powstaje wówczas budinaż [boudinage] podział ławic mniej podatnych w otoczeniu podatniejszych na bochenkowate formy, częściowo lub w całości izolowane od siebie przez materiał podatniejszy. Przy typowym układzie, najdłuższy wymiar budin jest równoległy do osi fałdu (budiny należą do lineacji B), ale znane są też inne warianty. Budinaż znaleziono także u podstawy nasunięć, przy uskokach, w strefach podatnego ścinania. Niektóre przejawy wielkoskalowej fragmentacji tektonicznej w ośrodkach wybitnie niejednorodnych są interpretowane jako megabudinaż (np. skałki pienińskiego pasa skałkowego).

7 Mechanizmy fałdowania c.d. ŚCINANIE Fałdowanie ze ścinania lub translacyjne [shear folding, slip folding] przemieszczenia (translacje) masy skalnej dokonują się wzdłuż gęstych powierzchni ścięć, przecinających uławicenie mniej więcej równolegle do powierzchni osiowych fałdów wzdłuż kliważu osiowego (tzw. aksjalnego). Preferowana jest wyraźnie b. drobno ziarnista litologia (sprzyjająca wysokiej podatności, zwłaszcza wysoka zawartość minerałów ilastych). Przypuszczalnie proces kliważowania i translacji nakłada się na wstępnie ukształtowane fałdy innego typu, których dalsza ewolucja wymusza poślizgi, ułatwiające pogłębienie odkształceń kosztem najmniejszego nakładu energii.

8 Cechy ewolucji translacyjnej: wzrost smukłości fałdów, zróżnicowanie miąższości w przegubach (większa) i na skrzydłach (mniejsza) oraz zróżnicowanie miąższości ławic w skrzydłach stromszych (większa) i łagodniejszych (mniejsza). Kliważ osiowy to jeden z rodzajów kliważu spękaniowego gęstych powierzchni ścinania, pochodnych względem pary sił na skrzydłach fałdu (tzw. kliważ fałdowy) lub przy uskoku (nasunięciu). Kliważ fałdowy układający się promieniście nazywany jest konwergentnym. Struktura fałdów ze ścinania jest zwykle symilarna lub zbliżona. Obserwuje się stałą wartość miąższości pozornej ławic, mierzonej równolegle do powierzchni osiowej (wzdłuż płaszczyzn kliważu). Występujące odchylenia od tej zasady spowodowane są nierównoległością płaszczyzn kliważu oraz brakiem sztywności mikrolitonów podlegających translacji. W podatnych warunkach odkształcenia dochodzi do spłaszczania mikrolitonów, objawiającego się występowaniem krenulacji (kliważ krenulacyjny; zob. rys. poniżej). Często towarzyszy im narastająca rekrystalizacja, która może doprowadzić do zupełnego zatarcia pierwotnego uławicenia. Deformacje translacyjne przechodzą w sposób ciągły do mechanizmu płynięcia plastycznego, ale uporządkowanego w sposób laminarny dokonującego się w płaszczyznach kliważu. Jest to fałdowanie kliważowe [cleavage folding] o poślizgowym mechanizmie odkształcenia plastycznego.

9

10 Mechanizmy fałdowania c.d. PŁYNIĘCIE Fałdowanie z płynięcia [flow folding]- aby do niego doszło wymagana jest naturalna wysoka podatność materiału (sól, ił) lub wysokie ciśnienie, temperatura i długotrwałość procesu. Płynięcie polega na przemieszczaniu materiału fałdowanych skał jednorodnie w całej masie skały. Może także nastąpić przy niepełnej diagenezie fałdowanych skał lub nasyceniu skał sypkich wodą. Płynięcie prowadzi do zmian miąższości ławic. W stadium mało zaawansowanym następuje nabrzmienie przegubów, później tworzą się struktury z klasy fałdów grubiejących. Przy wyraźnie ukierunkowanym płynięciu powstają na ogół fałdy symilarne. W skałach zbudowanych z lamin o różnej podatności obserwuje się zafałdowania dysharmonijne. Laminy podatne mają bardzo zmienne miąższości i wyklinowują się obocznie. Charakterystyczne są zerwania ciągłości poszczególnych lamin, gwałtowne ich kończenie się oraz połamanie lamin mniej podatnych. W wyniku pełnego płynięcia powstają fałdy pochwowe (ang. sheath oznacza dokładnie pochwę na miecz). W Polsce lansowany jest nic nie mówiący o kształcie fałdu termin fałd futerałowy.

11 MIESZANE MECHANIZMY FAŁDOWANIA Jak widać na rysunku powyżej, poza płynięciem przy pełnym upłynnieniu materiału (passive flow) wszystkie pozostałe mechanizmy współdziałają. W stadium 2 następuje nieznaczne wyboczenie (buckling), któremu towarzyszy wewnątrz ławicowe heterogeniczne (anizotropowe) odkształcenie, złożone z poszerzenia na zewnętrznym łuku przegubu i skrócenie łuku wewnętrznego. Stadium 3 to postępująca deformacja warstwy poprzez heterogeniczne proste ścinanie. W stadium 4 następuje z kolei jej homogeniczne ścinanie czyste.