در زمین شناسی ، گسل عبارت است از شکستگی یا ناپیوستگی مسطح در حجمی از سنگ که در آن جابجایی قابل توجهی در نتیجه حرکت توده سنگ ایجاد شده است. گسلهای بزرگ در پوسته زمین ناشی از عمل نیروهای تکتونیکی صفحهای هستند که بزرگترین آنها مرزهای بین صفحات را تشکیل میدهند، مانند گسلهای مگاتراست ناحیههای فرورانش یا گسلهای تبدیل . [1] انتشار انرژی مرتبط با حرکت سریع روی گسلهای فعال، علت بیشتر زلزلهها است . گسل ها نیز ممکن است به آرامی با خزش لرزه ای جابجا شوند . [2]
صفحه گسل صفحه ای است که سطح شکستگی یک گسل را نشان می دهد. رد گسل یا خط گسل مکانی است که می توان گسل را روی سطح دید یا ترسیم کرد. رد گسل همچنین خطی است که معمولاً در نقشه های زمین شناسی برای نشان دادن یک گسل ترسیم می شود. [3] [4]
منطقه گسلی مجموعه ای از گسل های موازی است. [5] [6] با این حال، این اصطلاح همچنین برای منطقه سنگ های خرد شده در امتداد یک گسل استفاده می شود. [7] حرکت طولانی در امتداد گسلهای نزدیک به هم میتواند تمایز را محو کند، زیرا سنگ بین گسلها به عدسیهای سنگی متصل به گسل تبدیل میشود و سپس به تدریج خرد میشود. [8]
به دلیل اصطکاک و صلبیت سنگ های تشکیل دهنده، دو طرف یک گسل همیشه نمی توانند به راحتی از کنار یکدیگر سر بخورند یا از کنار هم عبور کنند و به همین دلیل گهگاه تمام حرکت متوقف می شود. نواحی با اصطکاک بالاتر در امتداد صفحه گسل که در آن قفل می شود، نارسایی نامیده می شوند . هنگامی که یک گسل قفل می شود، تنش ایجاد می شود، و زمانی که به سطحی می رسد که از آستانه مقاومت فراتر می رود ، گسل پاره می شود و انرژی کرنش انباشته شده تا حدی به صورت امواج لرزه ای آزاد می شود و باعث ایجاد زلزله می شود . [2]
کرنش بسته به حالت مایع سنگ به صورت تجمعی یا آنی رخ می دهد . پوسته و گوشته پایینی شکل پذیر ، تغییر شکل را به تدریج از طریق برش انباشته می کنند ، در حالی که پوسته شکننده فوقانی با شکست - آزاد شدن تنش آنی - واکنش نشان می دهد که منجر به حرکت در طول گسل می شود. [9] یک گسل در سنگهای شکلپذیر نیز میتواند فوراً در زمانی که نرخ کرنش خیلی زیاد است آزاد شود.
لغزش به عنوان حرکت نسبی ویژگی های زمین شناسی موجود در دو طرف صفحه گسل تعریف می شود. حس لغزش گسل به عنوان حرکت نسبی سنگ در هر طرف گسل نسبت به طرف دیگر تعریف می شود. [10] در اندازه گیری جدایی افقی یا عمودی، پرتاب گسل جزء عمودی جدایی است و ارتفاع گسل جزء افقی است، مانند «پرتاب به بالا و برون رفت». [11] بردار لغزش را می توان از نظر کیفی با مطالعه هرگونه چین خوردگی دراگ که ممکن است در هر دو طرف گسل قابل مشاهده باشد، ارزیابی کرد. [12] تاشو کشیدن ناحیه ای از چین خوردگی نزدیک به یک گسل است که احتمالاً از مقاومت اصطکاکی در برابر حرکت روی گسل ناشی می شود. [13] جهت و بزرگی جهش و پرتاب را می توان تنها با یافتن نقاط تقاطع مشترک در دو طرف گسل (به نام نقطه سوراخ ) اندازه گیری کرد. در عمل، معمولاً فقط می توان جهت لغزش گسل ها و تقریبی بردار صعود و پرتاب را پیدا کرد.
دو طرف یک گسل غیر عمودی به عنوان دیوار آویزان و دیواره پا شناخته می شوند . دیوار آویزان در بالای صفحه گسل و دیواره پا در زیر آن رخ می دهد. [14] این اصطلاح از معدن می آید: هنگام کار بر روی بدنه سنگ معدن جدولی ، معدنچی با دیواره پا در زیر پای خود و با دیوار آویزان بالای خود می ایستاد. [15] این عبارات برای تشخیص انواع خطاهای شیب لغز مهم هستند: خطاهای معکوس و خطاهای معمولی. در یک گسل معکوس، دیوار آویزان به سمت بالا جابجا می شود، در حالی که در یک گسل معمولی، دیوار آویزان به سمت پایین جابجا می شود. تمایز بین این دو نوع گسل برای تعیین رژیم تنش حرکت گسل مهم است.
گسلها عمدتاً از نظر زاویهای که صفحه گسل با سطح زمین ایجاد میکند، به نام شیب ، و جهت لغزش در امتداد صفحه گسل طبقهبندی میشوند. [16] بر اساس جهت لغزش، گسل ها را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:
در یک گسل امتداد لغز (همچنین به عنوان گسل آچار ، گسل پارگی یا گسل عبوری نیز شناخته میشود )، [17] سطح گسل (صفحه) معمولاً نزدیک به عمود است و دیواره پا با حرکت عمودی بسیار کمی به سمت چپ یا راست حرکت میکند. گسلهای ضربهلغز با حرکت سمت چپ بهعنوان گسلهای سینیسترال و گسلهای با حرکت سمت راست بهعنوان گسل راستگرد شناخته میشوند . [18] هر کدام با جهت حرکت زمین که توسط ناظری در طرف مقابل گسل دیده می شود، تعریف می شود.
یک کلاس خاص از گسل امتداد لغز، خطای تبدیل زمانی است که یک مرز صفحه را تشکیل می دهد . این طبقه مربوط به یک افست در یک مرکز گسترش است ، مانند یک خط الراس میان اقیانوس ، یا، کمتر رایج، در لیتوسفر قاره ، مانند تبدیل دریای مرده در خاورمیانه یا گسل آلپ در نیوزیلند. گسل های تبدیل به عنوان مرزهای صفحه "محافظه کارانه" نیز شناخته می شوند زیرا لیتوسفر نه ایجاد می شود و نه از بین می رود.
خطاهای شیب لغزش می توانند عادی (" کششی ") یا معکوس باشند . اصطلاحات "عادی" و "معکوس" از استخراج زغال سنگ در انگلستان می آید، جایی که گسل های معمولی رایج ترین هستند. [19]
با گذشت زمان، یک معکوس منطقه ای بین تنش های کششی و فشاری (یا برعکس) ممکن است رخ دهد، و گسل ها ممکن است با حرکت بلوک نسبی خود در جهت مخالف حرکت اصلی معکوس شوند (وارونگی گسل). به این ترتیب، یک خطای عادی ممکن است به خطای معکوس تبدیل شود و بالعکس.
در یک گسل معمولی، دیوار آویزان نسبت به دیواره پا به سمت پایین حرکت می کند. شیب بیشتر گسل های معمولی حداقل 60 درجه است اما برخی از گسل های معمولی کمتر از 45 درجه شیب دارند . [20]
یک بلوک رو به پایین بین دو گسل معمولی که به سمت یکدیگر فرو می روند یک گرابن است . یک بلوک که بین دو گرابن رشته شده است و بنابراین دو گسل معمولی از یکدیگر دور می شوند، یک هورست است . دنباله ای از گرابن ها و هورست ها در سطح زمین یک توپوگرافی حوضه و محدوده مشخص را ایجاد می کند .
گسلهای معمولی میتوانند به گسلهای لیستری تبدیل شوند، که شیب صفحهشان در نزدیکی سطح تندتر است، سپس با افزایش عمق کمتر، با انحنای صفحه گسل به سمت زمین. آنها همچنین می توانند در جایی که دیوار آویزان وجود ندارد (مانند یک صخره) تشکیل شوند، جایی که دیواره پا ممکن است به نحوی سقوط کند که گسل های لیستری متعددی ایجاد کند.
پنجره های گسل گسل های لیستری می توانند بیشتر مسطح شده و به یک صفحه افقی یا نزدیک به افقی تبدیل شوند، جایی که لغزش به صورت افقی در امتداد یک دکلم پیشرفت می کند . دکلمنت های امتدادی می توانند به ابعاد بزرگ رشد کنند و گسل های جداشدگی را تشکیل دهند که گسل های نرمال با زاویه کم با اهمیت زمین ساختی منطقه ای هستند .
با توجه به انحنای صفحه گسل، جابجایی کششی افقی در یک گسل لیستریک حاکی از یک "شکاف" هندسی بین آویزان و دیواره های پای گسل در هنگام وقوع حرکت لغزش است. برای قرار گرفتن در شکاف هندسی، و بسته به رئولوژی آن ، دیوار آویزان ممکن است تا شود و به سمت پایین به داخل شکاف بلغزد و تاخوردگی رو به رو شود، یا به گسل ها و بلوک های دیگری که در شکاف پر می شوند بشکند. در صورت ایجاد ایراد، ممکن است فن های آغشته سازی یا گسل دومینو ایجاد شود.
خطای معکوس برعکس یک خطای معمولی است - دیوار آویزان نسبت به دیواره پا به سمت بالا حرکت می کند.
گسل های معکوس نشان دهنده کوتاه شدن فشاری پوسته است.
یک گسل رانش همان حس حرکتی را دارد که گسل معکوس دارد، اما با شیب صفحه گسل کمتر از 45 درجه. [21] [22] گسل های رانش معمولاً رمپ ها، تخت ها و چین های خم گسلی (دیوار آویزان و دیواره پا) را تشکیل می دهند.
بخشی از دیوار آویزان یا دیوار پایی که در آن یک گسل رانش در امتداد یک صفحه بستر نسبتا ضعیف تشکیل شده است به عنوان یک تخت شناخته می شود و بخشی که در آن گسل رانش از طریق دنباله چینه شناسی به سمت بالا قطع می شود به عنوان سطح شیب دار شناخته می شود . [23] به طور معمول، گسلهای رانشی با تشکیل تختها و بالا رفتن از بخشهایی با رمپ، در داخل سازندها حرکت میکنند. این باعث می شود که دیوار آویزان صاف (یا بخشی از آن) در بالای سطح شیب دار دیوار پا قرار گیرد همانطور که در نمودار چین خوردگی خمش خطا نشان داده شده است.
گسلهای رانش در تسمههای رانش بزرگ پوشکها را تشکیل میدهند. مناطق فرورانش دسته خاصی از رانش ها هستند که بزرگترین گسل های روی زمین را تشکیل می دهند و بزرگترین زلزله ها را به وجود می آورند.
گسلی که دارای یک جزء شیب لغز و یک جزء امتداد لغز باشد، گسل مایل لغز نامیده می شود . تقریباً همه گسلها دارای اجزای شیب لغز و امتداد لغز هستند. از این رو، تعریف یک خطا به عنوان مایل مستلزم آن است که هر دو مؤلفه شیب و ضربه قابل اندازه گیری و قابل توجه باشند. برخی از گسلهای مایل در رژیمهای فراکششی و فرا فشاری رخ میدهند ، و برخی دیگر در جایی اتفاق میافتند که جهت گسترش یا کوتاه شدن در طول تغییر شکل تغییر میکند اما گسلهای تشکیلشده قبلی فعال باقی میمانند.
زاویه هاد به عنوان مکمل زاویه شیب تعریف می شود . این زاویه بین صفحه گسل و صفحه عمودی است که به موازات گسل برخورد می کند.
گسلهای حلقهای که به نام گسلهای کالدرا نیز شناخته میشوند ، گسلهایی هستند که در دهانههای آتشفشانی فروریخته [24] و محلهای برخورد بولید ، مانند دهانه برخوردی خلیج چساپیک رخ میدهند . گسل های حلقه نتیجه یک سری گسل های معمولی همپوشانی هستند که یک طرح دایره ای را تشکیل می دهند. شکستگی های ایجاد شده توسط گسل های حلقه ممکن است توسط دایک های حلقه پر شود . [24]
سنتتیک و آنتیتتیک اصطلاحاتی هستند که برای توصیف عیوب جزئی مرتبط با یک خطای اصلی استفاده می شوند. گسل های مصنوعی در همان جهت با گسل اصلی فرو می روند در حالی که گسل های ضد در جهت مخالف فرو می روند. این گسل ها ممکن است با تاقدیس های واژگون همراه شوند(مثلاً سبک سازه ای دلتای نیجر ).
همه گسل ها دارای ضخامت قابل اندازه گیری هستند که از سنگ تغییر شکل یافته مشخصه سطح پوسته محل وقوع گسل، انواع سنگ های متاثر از گسل و وجود و ماهیت هرگونه سیال کانی ساز تشکیل شده است . سنگ های گسلی بر اساس بافت و مکانیسم ضمنی تغییر شکل طبقه بندی می شوند. گسلی که از سطوح مختلف لیتوسفر می گذرد، انواع مختلفی از سنگ گسلی را در امتداد سطح خود ایجاد می کند. ادامه جابجایی شیب-لغز تمایل دارد تا سنگ های گسلی مشخصه سطوح مختلف پوسته را با درجات مختلف چاپ روی هم کنار هم قرار دهد. این اثر به ویژه در مورد گسل های جداشدگی و گسل های رانش اصلی واضح است .
انواع اصلی سنگ گسل عبارتند از:
در مهندسی ژئوتکنیک ، یک گسل اغلب یک ناپیوستگی ایجاد میکند که ممکن است تأثیر زیادی بر رفتار مکانیکی (مقاومت، تغییر شکل و غیره) خاک و تودههای سنگی مثلاً در ساخت تونل ، پی یا شیب داشته باشد.
سطح فعالیت یک گسل می تواند برای (1) مکان یابی ساختمان ها، مخازن، و خطوط لوله و (2) ارزیابی لرزش لرزه ای و خطر سونامی برای زیرساخت ها و افراد در مجاورت حیاتی باشد. برای مثال، در کالیفرنیا، ساخت و ساز ساختمانهای جدید مستقیماً روی یا نزدیک گسلهایی که در دوره هولوسن (11700 سال گذشته) تاریخ زمینشناسی زمین حرکت کردهاند، ممنوع شده است . [27] همچنین، گسل هایی که در دوران هولوسن به علاوه پلیستوسن (2.6 میلیون سال گذشته) حرکت نشان داده اند، ممکن است مورد توجه قرار گیرند، به ویژه برای سازه های حیاتی مانند نیروگاه ها، سدها، بیمارستان ها و مدارس. زمین شناسان با مطالعه ویژگی های خاک که در کاوش های کم عمق و ژئومورفولوژی که در عکس های هوایی دیده می شود، سن یک گسل را ارزیابی می کنند . سرنخ های زیرسطحی شامل قیچی ها و روابط آن با گره های کربناته ، رس فرسایش یافته و کانی سازی اکسید آهن در مورد خاک های مسن تر و فقدان چنین علائمی در مورد خاک جوان تر است. تاریخ گذاری رادیوکربن مواد آلی مدفون در کنار یا روی یک برش گسلی اغلب در تشخیص گسل های فعال از غیرفعال حیاتی است. از روی چنین روابطی، دیرینهزمینشناسان میتوانند اندازه زمینلرزههای گذشته را در چند صد سال گذشته تخمین بزنند و پیشبینیهای تقریبی از فعالیت گسلهای آینده ایجاد کنند.
بسیاری از ذخایر سنگ روی گسل ها قرار دارند یا با آنها مرتبط هستند. این به این دلیل است که سنگ های شکسته مرتبط با نواحی گسلی امکان صعود ماگما [28] یا گردش سیالات حاوی مواد معدنی را فراهم می کند. تقاطع های گسل های نزدیک به عمودی اغلب محل ذخایر سنگ معدن قابل توجهی هستند. [29]
نمونه ای از گسلی که دارای ذخایر ارزشمند مس پورفیری است، گسل دومیکو در شمال شیلی با ذخایر در چوکیکاماتا ، کولاواسی، ال ابرا، السالوادور ، لااسکوندیدا و پوترریلوس است. [30] بیشتر در جنوب در شیلی Los Bronces و ذخایر مس پورفیری El Teniente هر کدام در تقاطع دو سیستم گسلی قرار دارند. [29]
خطاها ممکن است همیشه به عنوان مجرای سطح عمل نکنند. پیشنهاد شده است که گسلهای «گمگرد» عمیق ممکن است در عوض مناطقی باشند که در آن ماگمهای تشکیلدهنده مس پورفیری راکد میشوند و به زمان مناسب و نوع تمایز آذرین دست مییابند . [31] در یک زمان معین ماگماهای متمایز شده به شدت از تلههای گسلی خارج میشوند و به سمت مکانهای کمعمقتری در پوسته میروند که در آنجا رسوبات مس پورفیری تشکیل میشوند. [31]
از آنجایی که گسل ها مناطق ضعیف هستند، تعامل آب با سنگ اطراف را تسهیل می کنند و هوازدگی شیمیایی را افزایش می دهند . هوازدگی شیمیایی افزایش یافته اندازه منطقه هوازدگی را افزایش می دهد و در نتیجه فضای بیشتری برای آب های زیرزمینی ایجاد می کند . [32] مناطق گسلی به عنوان سفره های زیرزمینی عمل می کنند و همچنین به انتقال آب زیرزمینی کمک می کنند.
{{cite book}}
: CS1 maint: مکان ناشر موجود نیست ( پیوند )