Extenzný tektonický režim

Úvod Základy štruktúrnej geológie Extenzný tektonický režim

Extenzia je príčinou stenčovania alebo predlžovania zemskej kôry. Ak sa vzdialenosť medzi dvoma bodmi na povrchu počas deformácie zväčší, pravdepodobne tam dochádza k pôsobeniu tenzného napätia. Obvykle je spojené so vznikom poklesových zlomov, vzďaľovaním platní alebo vznikom sedimentačných bazénov. K extenznej deformácii môže dochádzať: duktílnym vyťahovaním v reologicky vhodných horninách; tvorbou extenzných puklín a poklesovými zlomami.


Pokles (obr. 1) je typ zlomu, ktorého dominantnou zložkou pohybu je poklesová zložka. Uhol sklonu zlomu je veľmi dôležitý. Vertikálne zlomy nepredstavujú predĺženie ani skrátenie kôry. Vo všeobecnosti platí, že na zlomoch, ktoré sú orientované kolmo na vrstvu nedôjde k naťahovaniu. Sklon poklesových zlomov je vo väčšine prípadov veľký, ale v niektorých prípadoch môže dosahovať nízke hodnoty. To je spôsobené tým, že pravdepodobne ide o reaktivované zlomy. Poklesové zlomy sú takmer vertikálne, pretože sa tvoria kolmo na smer minimálneho napätia σ3 a sú interpretované ako ťahové poruchy. Zmysel pohybu na zlome určíme na základe pohybu nadložného bloku.


Obr. 1: Pokles

 

Okrem vertikálnej zložky pohybu môže na poklese dochádzať aj k horizontálnym pohybom. Veľmi dôležitou vlastnosťou poklesových zlomov je ich zakrivenie smerom do hĺbky – listricita (obr. 2), ktorá môže v hlbšej časti kôry prejsť do horizontálnej pozície. Príčinou listrického zakrivenia na zlome môže byť nižšia pevnosť hornín v strihu, kompakcia tlakom nadložia, zmena orientácie σ1 alebo tlak pórových fluid. Párové zlomy k listrickým zlomom sa označujú ako antitetické poklesy. Ide o sekundárne zlomy, ktoré sú orientované opačne ako hlavná štruktúra.


Obr. 2. Listrické zlomy

Obr. 2: Listrické zlomy


Rotácia blokov

Nepravidelne zvlnená časť zemskej kôry nám naznačuje prítomnosť rotačných poklesových zlomov. Smer otáčania sa dá odhadnúť zo smeru ponorenia vrstiev. Bloky extenzných zlomových systémov sú často dominovo usporiadané. Rotujú okolo horizontálnej osi, tiltujú (obr. 3, foto 1). Kinematický model takéhoto usporiadania vyžaduje, aby boli bloky ohraničené listrickou poruchou. Aj napriek tomu sa však medzi blokmi a bázou nachádza voľný priestor, ktorý môže byť eliminovaný prítomnosťou plastického podložia. Vhodnou bázou býva súvrstvie s pretlakom fluid, ílovce, evapority alebo starší, vhodne orientovaný zlom. Bloky zlomov sa zriedka správajú ako rigidné telesá v neskonsolidovaných sedimentoch. Preto dominový model vyžaduje, aby mali všetky bloky rovnakú dĺžku. V takomto prípade dôjde pri posune na zlome k nahromadeniu vnútorného napätia medzi blokmi, ktoré je následne odstránené režimom jednoduchého strihu.


Obr. 3. Vývoj dominového efektu

Obr. 3: Vývoj dominového efektu (Fossen 2010)


Rozširovanie kôry rotáciou blokov môže vyústiť do viac-menej symetrického systému hrastov (vyzdvihnutých blokov) a grábenov (priekopových prepadlín) (obr. 3). Nadložné bloky, ktoré v tomto systéme poklesávajú, vytvárajú panvy oddelené vyvýšenými hrastami. Tieto vyvýšené časti, boli pôvodne podložnými blokmi, sú výrazne erodované a často obnažujú podložie. Po prekrytí celého systému veľkou hrúbkou sedimentov, môžeme systém hrastov a grábenov rozoznať pomocou gravimetrických metód. Ak je systém hrastov a grábenov vystavený ďalšej extenzii, zlomy budú rotovať mimo svojej pôvodnej orientácie, čím sa vytvorí nová sada porúch. To sa stane len v prípade, že sa strižné napätie v prvej sade zlomov zníži pod kritickú hodnotu potrebnú na deformáciu, čo závisí od pevnosti horniny a mechanických vlastností zlomov.


Obr. 3a. hrast      Obr. 3b. graben

Obr. 3: a) hrast, b) gráben


     

Vznik poklesových zlomov

Ku vzniku poklesových zlomov dochádza extenziou v krehkej kôre prostredníctvom čistého a jednoduchého strihu.

Pri deformácii v čistom strihu vzniká párový systém (obr. 5) rovnocenných poklesov, pričom sa tvoria symetrické hrasty a grábeny. Horizontálna extenzia je vyvážená vertikálnym stenčovaním kôry. Kým spodná kôra je stenčovaná mechanizmami plastickej deformácie, vrchná kôra je deformovaná krehko.


Obr. 5. Párové zlomy

Obr. 5: Párové zlomy

   

Extenzia jednoduchým strihom produkuje výrazne asymetrické štruktúry. Celý proces je riadený vznikom plochy odlepenia, na ktorej je lokalizované strižné napätie. Ako prvý sa generuje systém syntetických a antitetických zlomov, ktoré spolu s kinematikou hlavného zlomu spôsobujú vznik špecifických štruktúr. Obe trhliny sú geometricky odlišné od primárneho zlomu.


 

Rifting

Rift je trhlina v zemskej kôre, ktorá sa oddelila tektonickými silami. Ide o pásma divergencie a rozpínania, ktoré sa vyznačujú eleváciou plášťa a astenosféry v osi rozpínania. Existuje množstvo faktorov, ktoré ovplyvňujú vznik riftov. Na základe dvoch modelov rozlišujeme aktívny a pasívny rifting. Aktívny rifting – výstup horúcich plášťových hmôt spôsobuje termálny výzdvih litosféry, ktorý podmieňuje vznik tenzných napätí v litosfére a následný rifting. Pasívny rifting je podmienený tenznými napätiami v litosfére, pričom následne dochádza k roztrhnutiu a pasívnemu výstupu horúcich plášťových hmôt. Tieto modely sú len idealizované, reprezentujú "konečné členy", v skutočnosti môžu rifty vykazovať znaky oboch modelov. V počiatočnom štádiu riftingu vznikajú v dôsledku tektonických procesov strmé systémy zlomov, ktoré dosahujú značnú hĺbku a umožnia magme výstup na povrch (obr.6a). Nasledujúca fáza je fáza extenzie, kde je kôra intenzívne naťahovaná a stenčovaná. V tejto fáze sa vytvárajú hlavné zlomové bloky (obr. 6b). Po zastavení naťahovania sa kôra ochladí a usadzujú sa tam sedimenty (obr. 6c). Ďalšie poruchy sú obmedzené na zhutňovanie sedimentov.


Obr. 6. Tri štádiá riftingu

Obr. 6: Tri štádiá riftingu (Fossen 2010)



Pasívne oceánske okraje a orogény

Ak sa kontinetálny rift dostatočne rozšíri, kôra sa zlomí a nahradí ju oceánska kôra. Na každej strane riftu sa vytvorí pasívny okraj. Ten je charakteristický nízkou seizmickou aktivitou a vznikom zlomov poháňaných gravitáciou.


Aj napriek tomu, že orogény vznikajú kompresným napätím, aj tu dochádza k vzniku poklesov a strižných zón na miestach, kde sa už zastavil konvergentný pohyb a akrečný klin začína byť nestabilný.