Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пилинг суставов вокруг Half Dome в национальном парке Йосемити , Калифорния.
Отслаивающиеся швы в граните в природной зоне штата Энчантед Рок , штат Техас, США. Отрывные блоки соскользнули по круто падающей плоскости стыка.

Отслаивающиеся стыки или стыки листов представляют собой системы трещин в породе, параллельные поверхности, и часто приводят к эрозии концентрических плит. (См. Joint (геология) ).

Общая характеристика отшелушивающих суставов [ править ]

  • Обычно следуют топографии . [1] [2] [3]
  • Разделите скалу на подпланарные [ когда определяется как? ] плиты. [3]
  • Совместное Spacing возрастает с глубиной от нескольких сантиметров вблизи поверхности до нескольких метров [3] [4] [5]
  • Максимальная наблюдаемая глубина залегания около 100 метров. [3] [4] [5] [6]
  • Более глубокие стыки имеют больший радиус кривизны, который имеет тенденцию округлять углы ландшафта, поскольку материал размывается [1] [2] [3] [4] [5]
  • Режим разрушения - растяжение [7] [8]
  • Встречаются во многих различных литологических и климатических зонах, не только для ледниковых ландшафтов. [3] [9] [10]
  • Вмещающая порода, как правило, имеет слабые трещины, изотропность и высокую прочность на сжатие . [1] [5] [10]
  • Могут иметь вогнутые и выпуклые кверху изгибы. [1] [2] [11]
  • Часто ассоциируется со вторичными формами сжатия, такими как изгибы, изгибы и А-образные шатры (изогнутые плиты) [11]

Образование шелушащихся суставов [ править ]

Несмотря на то, что они часто встречаются во многих различных ландшафтах, геологам еще предстоит прийти к согласию в отношении общей теории образования трещин расслоения. Было предложено много разных теорий, ниже приводится краткий обзор наиболее распространенных.

Удаление перегрузки и отскок [ править ]

Отшелушивающие швы, обнаруженные в дорожном разрезе в национальном парке Йосемити , Калифорния.

Эта теория была первоначально предложена пионерским геоморфологом Гр Карл Гилберт в 1904. В основе этой теории является то , что эрозия из вскрышных пород и эксгумация глубоко захоронены скал на поверхность земли позволяет предварительно сжатым камню расширяться в радиальном направлении, создавая напряжение растяжения и разрыв рока слоями параллельно поверхности земли. Описание этого механизма привело к появлению альтернативных терминов для отслаивающихся швов, включая швы сброса давления или разгрузки. Хотя логика этой теории привлекательна, есть много несоответствий с полевыми и лабораторными наблюдениями, предполагающими, что она может быть неполной, например: [6] [10] [12]

  • Швы отшелушивания можно найти в камнях, которые никогда не были глубоко засыпаны.
  • Лабораторные исследования показывают, что простое сжатие и релаксация образцов горных пород в реальных условиях не вызывает трещин.
  • Отслаивающиеся суставы чаще всего встречаются в областях сжимающего напряжения , параллельного поверхности , тогда как согласно этой теории они должны возникать в зонах растяжения.

Одно из возможных расширений этой теории для согласования с теорией сжимающих напряжений (изложенной ниже) заключается в следующем [3] (Goodman, 1989): эксгумация глубоко заглубленных горных пород снимает вертикальное напряжение , но горизонтальные напряжения могут оставаться в компетентном массиве горных пород, поскольку среда ограничена латерально. Горизонтальные напряжения выравниваются с текущей поверхностью земли, когда вертикальное напряжение падает до нуля на этой границе. Таким образом, посредством эксгумации могут возникать большие параллельные поверхности сжимающие напряжения, которые могут привести к разрушению породы при растяжении, как описано ниже.

Термоупругая деформация [ править ]

Порода расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, а различные породообразующие минералы имеют переменную скорость теплового расширения / сжатия. Суточные колебания температуры поверхности горных пород могут быть довольно значительными, и многие предположили, что напряжения, создаваемые во время нагрева, заставляют приповерхностную зону породы расширяться и отслаиваться в тонких плитах (например, Wolters, 1969). [12] Наблюдались большие суточные или вызванные огнем колебания температуры, приводящие к образованию тонких слоёв и отслаиваний на поверхности горных пород, иногда называемых отслаиванием. [13] Однако, поскольку суточные колебания температуры достигают глубины в несколько сантиметров в породе (из-за низкой теплопроводности породы), эта теория не может объяснить наблюдаемую глубину расслоения трещин, которая может достигать 100 метров. [1] [3] [6] [10]

Химическое выветривание [ править ]

Выветривание минералов за счет проникновения воды может вызвать отслаивание тонких слоев горных пород, поскольку объем некоторых минералов увеличивается при гидратации . [10] Однако не все минеральные гидратации приводят к увеличению объема, в то время как полевые наблюдения за отслаивающимися швами показывают, что поверхности суставов не претерпели значительных химических изменений, поэтому эту теорию можно отвергнуть как объяснение происхождения крупномасштабных, более глубоких эксфолиация суставов.

Напряжение сжатия и разрушение при растяжении [ править ]

Швы расслоения изменили приповерхностные части массивных гранитных пород в национальном парке Йосемити , помогая создать множество впечатляющих куполов, в том числе показанный здесь Half Dome.

Большие сжимающие тектонические напряжения, параллельные наземной (или свободной) поверхности, могут создавать в горных породах трещины в режиме растяжения , где направление распространения трещины параллельно наибольшему главному сжимающему напряжению, а направление раскрытия трещины перпендикулярно свободной поверхности. [3] [6] [7] [8] [9] [10] [14] Этот тип трещин наблюдается в лаборатории, по крайней мере, с 1900 года (как при одноосном, так и при двухосном неограниченном сжимающем нагружении; см. Gramberg, 1989). . [15] Трещины при растяжении могут образовываться в поле сжимающих напряжений из-за влияния всепроникающих микротрещин в решетке горной породы и расширения так называемыхкрыловые трещины возникают около вершин предпочтительно ориентированных микротрещин, которые затем изгибаются и выравниваются с направлением основного сжимающего напряжения. [16] [17] Образовавшиеся таким образом трещины иногда называют осевым расколом, продольным расколом или растяжением и обычно наблюдаются в лаборатории во время испытаний на одноосное сжатие. Высокое горизонтальное или параллельное поверхности сжимающее напряжение может быть результатом региональных тектонических или топографических напряжений, а также эрозии или выемки покрывающих пород.

С учетом полевых данных и наблюдений за возникновением, режимом разрушения и вторичными формами, высокие поверхностно-параллельные сжимающие напряжения и растяжение (осевой раскол) кажутся наиболее правдоподобной теорией, объясняющей образование отслаивающихся швов.

Значение инженерной геологии [ править ]

Признание наличия отслаивающихся швов может иметь важные последствия для инженерной геологии . Наиболее заметным может быть их влияние на устойчивость склона. Отслаивающиеся швы, следующие за топографией наклонных стенок долины, склона холмов и обрывов, могут создавать скальные блоки, которые особенно подвержены скольжению. Особенно, когда кончик склона подрезан (естественным образом или в результате деятельности человека), скольжение по плоскостям отслаивающегося сустава вероятно, если совместный провал превышает угол трения сустава. На фундаментные работы также может влиять наличие отслаивающихся швов, например, в случае перемычки . [18] Отслоение швов под фундаментом плотины может создать значительную опасность утечки., в то время как повышенное давление воды в стыках может привести к поднятию или скольжению плотины. Наконец, отслаивающиеся швы могут сильно контролировать поток грунтовых вод и перенос загрязняющих веществ.

См. Также [ править ]

  • Отслаивающийся гранит
  • Steinerne Rose , образец природного каменного памятника, возникшего в результате расслоения.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Гилберт, GK (1904). «Купола и купольные сооружения высокой Сьерры». Бюллетень Геологического общества Америки . 15 : 29–36.
  2. ^ a b c Маттес, FE (1930). «Геологическая история долины Йосемити» . Профессионал геологической службы США . 160 .
  3. ^ Б с д е е г ч я Goodman, RE (1993). Инженерная геология . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
  4. ^ a b c Дейл, TN (1923). «Промышленные граниты Новой Англии» . Бюллетень геологической службы США . 738 .
  5. ^ a b c d Jahns, RH (1943). «Листовые конструкции в гранитах». Журнал геологии . 51 (2): 71–98. Bibcode : 1943JG ..... 51 ... 71J . DOI : 10.1086 / 625130 .
  6. ^ а б в г Хольцхаузен, Г. Р. (1989). «Происхождение листовой структуры, 1. Морфология и граничные условия». Инженерная геология . 27 (1–4): 225–278. DOI : 10.1016 / 0013-7952 (89) 90035-5 .
  7. ^ a b Bahat, D .; Grossenbacher, K .; Карасаки, К. (январь 1999 г.). «Механизм образования швов расслоения в гранитных породах, Национальный парк Йосемити». Журнал структурной геологии . 21 (1): 85–96. Bibcode : 1999JSG .... 21 ... 85B . DOI : 10.1016 / s0191-8141 (98) 00069-8 . ISSN 0191-8141 . 
  8. ^ а б Мандл, Г. (2005). Рок-суставы . Берлин: Springer-Verlag. ISBN 9783642063916.
  9. ^ а б Брэдли, WC (1963). «Масштабное расслоение массивных песчаников плато Колорадо». Бюллетень Геологического общества Америки . 74 (5): 519–527. DOI : 10.1130 / 0016-7606 (1963) 74 [519: LEIMSO] 2.0.CO; 2 .
  10. ^ Б с д е е Твидейл, CR (1973). «О происхождении стыковки листов». Механика горных пород и горная инженерия . 5 (3): 163–187. Bibcode : 1973RMFMR ... 5..163T . DOI : 10.1007 / BF01238046 .
  11. ^ a b Романи, младший; Твидейл, CR (1999). «Изломы листов, другие формы напряжений и некоторые инженерные последствия». Геоморфология . 31 : 13–27. Bibcode : 1999Geomo..31 ... 13V . DOI : 10.1016 / S0169-555X (99) 00070-7 .
  12. ^ a b Уолтерс Р. (1969). "Zur Ursache der Entstehung oberflächenparalleler Klüfte". Механика горных пород и горная инженерия . 1 (1): 53–70. Bibcode : 1969RMFMR ... 1 ... 53W . DOI : 10.1007 / BF01247357 .
  13. Перейти ↑ Blackwelder, E. (1927). «Огонь как средство выветривания горных пород». Журнал геологии . 35 (2): 134–140. Bibcode : 1927JG ..... 35..134B . DOI : 10.1086 / 623392 .
  14. ^ Бруннер, ФК; Шайдеггер, AE (1973). «Отшелушивание». Механика горных пород . 5 : 43–62. Bibcode : 1973RMFMR ... 5 ... 43В . DOI : 10.1007 / bf01246756 . ISSN 1434-453X . 
  15. ^ Грамберг, J. (1989). Нетрадиционный взгляд на механику горных пород и механику разрушения . А.А.Балкема. ISBN 9061918065.
  16. ^ Hoek, E .; Bieniawski, ZT (1965). «Распространение хрупких трещин в горных породах при сжатии». Международный журнал механики разрушения . 1 (3): 137–155. DOI : 10.1007 / BF00186851 .
  17. ^ Fairhurst, C .; Кук, NGW (1966). «Явление раскола горной породы параллельно направлению максимального сжатия в окрестности поверхности». Труды 1-го Конгресса Международного общества механиков горных пород: 687–692.
  18. ^ Терцаги, К. (1962). «Фундамент плотины на облицованном граните». Геотехника . 12 (3): 199–208. DOI : 10,1680 / geot.1962.12.3.199 . ISSN 0016-8505 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с эксфолиацией суставов на Викискладе?