Smerne posuvný režim

Úvod Základy štruktúrnej geológie Smerne posuvný režim

Smerné posuny (horizontálne posuny) (obr. 1, foto 1) sú zlomy, pri ktorých je dominantnou zložkou pohybu horizontálny pohyb, teda pohyb rovnobežný s povrchom Zeme. Ide väčšinou o strmé zlomy so zdanlivo planárnym povrchom. V mapovom pohľade sa zobrazujú ako výrazné lineárne štruktúry, geometrické nepravidelnosti sa väčšinou prejavujú vo vertikálnom smere. Smerné posuny sa vyskytujú vo všetkých mierkach, od mikroskopických až po veľké štruktúry, ktoré siahajú hlboko do litosféry a tiahnu sa stovky kilometrov.


Obr. 1: Smerný posun


Zmysel pohybu na smernom posune môže byť sinistrálny (ľavostranný) alebo dextrálny (pravostranný). Určíme ho na základe pohybu protiľahlého bloku smerom od pozorovateľa. Ideálny smerný posun je subhorizontálny a rovnaké je aj pôsobenie maximálneho napätia, teda orientácie osi σ1. Zlomová plocha je dokonale vertikálna. Takéto zlomy sa v literatúre označujú ako „wrench faults“, aj keď tento názov sa najčastejšie používa pre zlomy kôrového významu.


Prenosové zlomy sú zlomy, ktoré prenášajú pohyb z jedného zlomu na druhý. Vo všeobecnosti platí, že akýkoľvek zlom je zahrnutý do procesu presunu. Takéto zlomy sú často náhle ukončené ďalším zlomom alebo puklinou. Prenosové zlomy sa vyskytujú vo všetkých rozmeroch a často bývajú spojené s rôznymi štruktúrami – žilami, poklesmi, prešmykmi, toho istého alebo opačného smeru, a pod. (obr. 2a). Prenosové zlomy lemujúce litosferické dosky sa označujú ako transformné zlomy. Môžu sa spájať s oceánskym riftom alebo so stredooceánskym chrbtom a umožniť rozdielnu rýchlosť narastania oceánskej kôry (obr. 2b). Najznámejším príkladom transformného zlomu je zlom San Andreas v Kalifornii (foto 2). Veľké prenosové zlomy sa najčastejšie vyskytujú vo forme zlomových zón ako ojedinelé zlomové štruktúry.

 

Obr. 2: a) Smerný posun pozdĺž ramp v extenznom a kontrakčnom režime      Obr. 2b: transformný zlom na stredooceánskom chrbte

 

Obr. 2: a) Smerný posun pozdĺž ramp v extenznom a kontrakčnom režime; b)transformný zlom na stredooceánskom chrbte (Fossen 2010) 

           

Transkurentné zlomy sú smerné posuny, ktoré majú voľné konce, nie sú obmedzené inými štruktúrami, takže ich dĺžka sa ďalším pohybom zväčšuje.

 

 

Vznik smerne posuvných zlomov

Smerné posuny vznikajú, keď sa jednotlivé časti kôry pohybujú rôznou rýchlosťou. Mechanizmus ich vzniku je však veľmi komplikovaný. Na to aby došlo k vzniku zlomu, je potrebné, aby najskôr došlo k vzniku fraktúry extenziou. Vzhľadom na veľké rozmery niektorých smerne posuvných zlomov to nie je možné. Existujú dve teórie, ktoré by vysvetľovali vznik takýchto štruktúr: 1. predtým ako sa aktivuje smerne posuvná zložka dôjde k extenzii, ktorá spôsobí vznik trhliny. 2. vznikajú reaktiváciou starších zlomov s iným zmyslom pohybu.


Smerné posuny môžu byť generované čistým alebo jednoduchým strihom.

Deformácia čistým strihom vzniká v podmienkach relatívneho izotrópneho prostredia pôsobením kompresného (ale aj tenzného) napätia. Pri krehkej deformácii sa generuje pár strižných porúch, ktoré zapadajú do Andersonovho modelu zlomov. Uhol medzi oboma štruktúrami, ktorého veľkosť závisí od vnútorného trenia horniny je rozdelený osou σ1. Z kinematického hľadiska, pri vzniku smerných posunov v režime čistého strihu v horizontálnej rovine je skracovanie v jednom smere kompenzované ortogonálnou extenziou v druhom smere (obr. 3a).


K deformácii jednoduchým strihom dochádza vtedy, keď je hornina anizotrópna. Plochy anizotropie sa stávajú strižnými poruchami, na ktorých dochádza k deformácii. Pritom sa vytvorí hlavná strižná zóna, na ktorej sa realizuje pohyb prostredníctvom množstva fraktúr, ktoré sa dajú klasifikovať na základe orientácie a zmyslu pohybu. Prvou štruktúrou, ktorá sa vytvorí sú tzv. Riedelove strihy alebo R-strihy. Majú rovnaký zmysel posunu ako hlavná strižná zóna a sú k nej orientované pod ostrým uhlom. Niekedy sa označujú ako syntetické strihy. Neskôr vznikajú strihy R´, ktoré tvoria párovú štruktúru k R-strihom. Sú antitetické (opačného smeru) a s hlavnou strižnou zónou zvierajú vysoký uhol. Väčšinou sa vyskytujú spolu s R-strihmi, avšak k presunu na nich dochádza zriedkavo. Tretiu skupinu zlomov predstavujú P-fraktúry. Zvyčajne sa vyvíjajú po vzniku Riedelových strihov. Majú rovnakú orientáciu ako strižná zóna a pravdepodobne prostredníctvom nich dochádza k narastaniu deformácie. Tenzné T-fraktúry vznikajú kolmo na smer extenzie a paralelne so smerom kompresie. Väčšinou sa prejavujú ako extenzné žily.


Obr. 3a: Čistý strih                    Obr. 3b: Jednoduchý strih

Obr. 3: a) Čistý strih, b) Jednoduchý strih (Fossen 2010)

           

     Pri jednoduchom strihu sa okrem krehkých štruktúr môžu generovať a iné štruktúry. Medzi prvé štruktúry, ktoré sa prejavia v strižnej zóne patria vrásy. Vznikajú kolmo na smer max. skrátenia, pričom ich osi sú kulisovito usporiadané v smere max. natiahnutia. Zo zlomov sú typické násuny, orientované rovnakým smerom ako vrásy a poklesy, ktoré sú orientované v smere extenzných puklín a žily.

 

 

Ohyby na zlomoch

Aj keď smerné posuny vyzerajú na pohľad ako dokonalé lineárne štruktúry, ich zlomové plochy obsahujú množstvo nepravidelností (deformačných ohybov), na ktorých môže dochádzať ku kontrakčným alebo extenzným deformáciám. Medzi kontrakčné štruktúry patria stylolity, kliváž, vrásy, prešmyky, ktoré sa vytvárajú v ohyboch vrstiev. Subparalelné násuny alebo šikmé sklzové poruchy sa volajú kontrakčné duplexy (obr. 4). Vznikajú väčšinou v oblasti kontrakčných segmentov zlomovej plochy, predstavujú oblasti s pozitívnym reliéfom, v ktorom dochádza k deformačnému spevňovaniu. Na uvoľňujúcich ohyboch sa vytvárajú poklesové zlomy po oboch stranách ohybu. Tieto zlomy vytvárajú negatívnu štruktúru a spolu so smerným posunom vytvárajú kosoštvorcové bazény typu pull-apart (obr. 4), ktoré môžu byť vyplnené sedimentmi rôznej hrúbky.


Obr. 4: Kontrakčný duplex a pull-appart

Obr. 4: Kontrakčný duplex a pull-appart (Fossen 2010)


Transpresný a transtenzný režim

Ako sme už spomenuli vyššie, pri deformáciách v čistom a jednoduchom strihu je okrem dominantnej translačnej zložky prítomná aj normálová zložka napätia. To znamená, že okrem smerného pohybu dochádza na veľkých zlomoch aj ku konvergencii (približovaniu blokov) a divergencii (vzďaľovaniu blokov). Toto je možné na miestach, ktoré sme označili ako deformačné ohyby, ale môže sa vyskytovať aj pozdĺž celého zlomu, v prípade, ak nejde o čistý smerný posun vzniknutý v jednoduchom strihu.


Vo všeobecnosti platí, že transpresia je konvergentný smerne posuvný režim, pri ktorom sa bloky na seba natláčajú. V transpresných podmienkach vzniká tzv. pozitívny vejár, označovaný ako palmová štruktúra (obr. 5b). Predstavuje konvexne usporiadané zlomy (prešmyky) do formy vejára. Deformované horniny sú v ňom vytláčané zo zlomovej plochy na povrch, pričom sa vytvárajú elevačné štruktúry.


Pri transtenzii dochádza ku kombinácii smerne posuvného režimu a extenzie. Bloky sa okrem horizontálneho pohybu od seba vzďaľujú a extenziou vytvárajú širokú zónu zlomu. Výslednom je tzv. negatívny vejár, označovaný ako tulipánová štruktúra (obr. 5a). Zlomy, ktoré ju tvoria majú výrazne konkávny tvar a poklesovú zložku pohybu. Poklesovou tektonikou sa realizuje stenčovanie kôry a vznikajú depresie.

Na dešifrovanie kvetinovej štruktúry v smerne posuvnej strižnej zóne slúži reflexná seizmika, ktorá ich na základe odrážania seizmických vĺn sleduje v hĺbke zemskej kôry.


Obr. 5: Pozitívna a negatívna kvetinová štruktúra

 Obr. 5: Pozitívna a negatívna kvetinová štruktúra (Fossen 2010)