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Strukturgeologie - Coggle Diagram
Strukturgeologie
Folding:
Terminologie:
- Faltenachse = hingeline = Linie der Höchsten Krümmung
- Topografisch höchster punkt = crestline
- topografisch tiefster Punkt = Through line
- axial surface = Achsenebene; Ebene durch alle Faltenachsen
Faltenarten:
- Chevron folds: Knickartige Umbiegung, scharfe faltenschenkel
- Kink Bands: Eckig, boxartig, mehrere Faltenachsen an umbiegungen
- Cuspate Folds: Nach oben spitz, nach unten flach ~Tannenbaum
Box folds: keine richtige Faltenachsen, ~kink bands, aber rund
Form, Alter
- Antiform: konvex nach oben (Berg)
- Synform: Konvex nach Unten (Tal)
- Antiklinale: Nach aussen/oben wird es jünger
- Synklinale: Nach aussen/Oben wird es älter
- Fold facing: Projektion der Jüngung, ändert sich in der Falte
Klassifikation:
- mit dem Interlimb angle: isoclinal - tight - open - gentle
- mit dicke veränderungen:
\(t_0\) = Dicke an Faltenachse, \(t_{\alpha}\) = Dicke zwischen zwei parallelen Tangeten
- Class 1; convergent dip isogons - gehen im Kern näher aneinander
\(t_0
- class 2; parallele Dip Isogonen \(\parallel\) Achsenebene
\(t_0=t_{\alpha}\)
- class 3: divergierende dip isogonen - divergieren im Kern der Falte
Diese Falte befindet sich zwischen class 1B folds
\(t_0>t_{\alpha}\)
- relative beugung des inneren und äusseren Bogens:
- innen > aussen = Class 1
- innen = Aussen = Class 2
- Innen < aussen = Class 3
Falten systeme:
- Parasitärfalten: entstehen in weniger mächtigen Schichten, da die Wellenlänge da kleiner ist.
- Z-Falte, S-Falte, M- oder W-Falte
\(\to\) Blickwinkel wichtig! S und Z können je nach Blick variieren
- Symmetrische Falt und Asymmetrische Falte (gekippte Faltenachse)
- Ptygmatic folds: unregelmässig und eng verfaltete dünne schicht (zb Ader)
- En Echelon falte: Flaten, welche versetzt weiterlaufen
- Doubly plunging falte: Falte, welche eine gekrümmte faltenachse hat(?) F 202
- Sheath fold: starke umbiegung (bis zu 180°)
Anschreiben:
- L= Lineation (Schichtung, Schieferung = Intersektionslineare)
- D = Deformationsphase
- F = Folding phase
- S = Ebene
Superposed folding:
- Type 0: 2 Phasen, genau in dieselbe richtung (schwer erkennbar)
- Type 1: "dome-and-basin" = Eierkarton (2 Phasen, senkrecht zueinander)
- Type 2: Mushroom = Phase 1 flach, phase 2 senkrecht dazu
- type 3: "refolded - fold"=coaxial fold
Falten Mechanismen:
- Passive folding: kaum Kompetenzunterschiede zwischen den Schichten (deformation nahe der Schmelztemp)
- active folding: die Materialschicht hat eine Bedeutung \(\to\) Bending or buckling
- buckle folds: hohe Viskositätsunterschiede
\(\eta_L/\eta_M = 0.024 (L_a/t)^3, \ L_a = Arc \ length,\ t=thickness\)
Mehrere Schichten in einer Matrix müssen nahe beieinander liegen um miteinander zu interagieren, wenn nahe beieinander, bestimmt kompetente Schicht die Wellenlänge
- polyharmonische faltung führt zu parasitärfalen ?? f 209
-
Rheologie = Fliessen der Gesteine:
- beeinflusst von:
- Lithologie; Kompetenz zunahme salz - shale - limestone - ...
- confining pressure: unabhängig gestein, zunahme confining pressure führt zu höhrerem yield strength
- Temperatur; je höher temp, abnahme des eölastischen parts und zunahme plastischen parts vor bruch. Ausserdem abnahme yield strength
- strain rate: ?? f 136
- Pore fluid pressure PF (gestein schwächer wenn PF höher)
Elastisch:
Lineare Teil in einem Stress-strain plot, Das Gestein wird so verformt, dass es noch reversibel ist, sobald druck weg ist. Ausserdem reagiert das Material sofort (instantanteous)
\( \sigma= Ee\), E= Young's modulus (=stiffness [GPa])
- Shear modulus = rigidity modulus \(G=\sigma_s/\gamma\) , \(\gamma= Shear \ strain\)
- Bulk modulus \( K= \Delta P / [(V_f-V_i)/V_i] \)
\(\to\) wenn druckveränderung elastisches verhalten hervorruft, anstatt direkte druckausübung
Poissons ratio \(\nu\):
\(\nu=-e_x/e_z=0.5\)
\(\to\) für inkompressible materialien, sprich keine Volumenänderung
-
Strain rate:
- \(\dot{e}=\dot{\varepsilon}=e/t\) [1/s]
Plastisches Verhalten:
- Deformation über das elastic limit (nicht linearer Teil in Stress-strain plot)
- nicht reversible deformation; veränderung bleibt auch ohne Druckausübung
- ideales verhalten:
- keine Deformation, bis yield stress erreicht wird
- nicht ideales verhalten:
- wichtig bei Gesteinen! Es kann vor der Deformation zu einer erhärtung kommen, bevor das gestein weicher und deformierbar wird
\(\to\) Viskoses Verhalten ist für fluide unter Druck, Plastisches Verhalten für solide Materialien und nur sobald ein bestimmter Druck erreich wurde (Yield stress)
Viskoses Verhalten:
- Die Viskosität \(\eta=\sigma / \dot{e}\), [Pa*s] ist das Verhältnis zwischen Stres und strain rate. Je grösser \(\sigma\), desto schneller die fliessges.
- wenn der shear stress linear proportional zum shear strain ist, so ist das Material Newtonisch viskos.
- Im Fall eines nicht linearen Verhaltens, ist die strain rate \( \dot{e} \propto \sigma^n\), wobei n>1. \(\eta_e =\tan(\theta_i)\)
\(\to\) Viskoses Verhalten ist Zeitabhängig und permanent, Elstaisches nicht!
-
Rock deformation experiments:
- Creeps regimes: Druck wird konstant erhöht, die Temp bleibt immer ähnlich, \(\sigma_{diff}\)
drei creep regimes:
- primary creep
- secondary/steady-state creep; linear strain
- accelerated creep, increased with time
- Plastic flow law: \(\dot{e}=A\sigma_{diff}^n \exp(-Q/R \cdot T)\) (vgl F133ff)
- Brittle= Material, welches bricht
- ductile = Material, welches strain akkumuliert, ohne brüche
- ductile deformation ?? F 137 ff
Faults:
- Dip-slip (normal \(\theta=60°\) , reverse \(\theta=30°\))
-Strike slip (dextral, sinistral, dipping (sub)vertical)
- oblique-slip
- scissors fault
Terminologie:
- Dip separation: distanz der Verschiebung
- strike separartion: ??
heave: horizontale komponente der Dip separation
- Throw: Vertikale komponente der dip separation
Fault Bend: = Rampenantiklinale?
abrupter wechsel im dip oder strike eines faults
- fault bend
- fault-propagation (gekippte falte am ende einer rampenantiklinale)
- Detached Fold (jura)
Es gibt Brüche, welche an der Oberfläche sichtbar sind, und blind faults. der Zweite birgt risiken, da sie oft unbekannt sind und ychwere erdbeben auslösen können.
- tip line = grenze zwischen einer "slipped und unslipped" region am ende eines Faults
Fault klassifikation
- kohäsiv oder inkohäsiv? Korngrösse? foliation?
F 184 ff
Slickenslide= oberfläche des Faults poliert durch frictional sliding
slip lineations: Lineation auf fault durch slip; Groove lineation( Durch aneinanderreiben der beiden wände), slip fibers (auf bruch oberfläche)
Seismisch: Fault, da plötzlich
aseismic: slip, da kriechend
Struktur:
- Geomtrische Analysis; Beschreibung des Gesteins (form, geographische orientierung, grösse, beziehung zwischen strukturen und grössen
- Strain und Kinematik; finitie strain: führt zu finaler Deformation des Gesteins, finitie kinematik: Zeigt Bewegung der Teilvhen während deformation
- dynamische analyse; Zusammenspiel zwischen druck (stress) und Kinematik --> Rekonstruktion von orientation, Druckmagnitude
zusätzlich:
- Deformationsmechanismus; Lehre des Prozesses, von atom zu korngrösse, der zu Strukturen führt
- Tektonik; Beziehung zwischen strukturen und tektonischen Prozessen
Skalen:
- Mikroskopisch
- Mesoskopisch (handstück)
- Makroskopisch (region)
- Megaskala (kontinental)
Primärstrukturen:
- gleichzeitig wie entstehung gestein, struktur konsequenz von Gestein entstehung
--> May indicate the younging up
- Zb Sedimentstruktur (in VL ausgeführt), Magmatische Foliation, Migmatite, Ignimbrite
Nicht tektonische Sekundärstrukturen:
- Diagenetisch;
- Kompakte sedimente, verlust porosität (bereits lithifizierte Schichten vorhanden)
- Brüche und falten können auch nicht tektonisch sein
Tektonische Sekundärstrukturen:
- Risse, Klüfte
- Falten
- Brüche; Bruchflächen haben teils horizontalstrukturen --> Blattverschiebung
- Knickfalten; Brüche entlang Faltenachsenebene
Brittle = Spröddeformation:
- Körner zerbrechen, körner rotieren, frictional sliding
\(\to\) granular flow - grain rotation
\(\to\) cataclastic flow - Körner zerbrechen
- Die kohäsion des Gesteins nimmt ab mit der Spröddeformation
- Fracture = Bruch
- Extension fractures = Extensionsriss
- joints = Kluft: kaum bis mikroskopische öffnung
- Fissure: Mit Luft/Fluid gefüllter Riss
- Vein: Material gefüllter Riss
- Dyke: Magma in Rissen
- Fault = Verwerfung (~Bruch)
Griffith cracks
Da gesteine bereits Risse haben ("flaws"), wird weniger Diff. Spannung \(\sigma_{diff} \) benötigt um Spröd zu deformieren
Griffith fracture criterion:
- In Mohrdiagramm kann Graph eingezeichnet werden, wobei auf neg. X-Achse ein Kreis eingezeichnet werden; Solange unter graph ist Gestein stabil
Coulomb's fracture criterion:
- \(\sigma_s = C+ \mu \ \sigma_n\)
- Coulomb envelope kann gezeichnet werde, dieser umfasst Kreise. Ist ein Kreis über envelop, bricht gestein.
C= kohäsion in Gestein = konstante
\(\mu\) = coeff of friction
\(2\theta = 90° + \Phi \), wobei \(\phi\) = Angle of internal friction
Mohr failure envelope
- tiefe confining pressure, kurvige Linie (envelope)
- \(\theta\) ist nicht konstant (\(\theta\) ist winkel zwischen Normale zum envelope und \(\sigma _1\)
Von Mises criterion f 150
- für plastische deformation
- bei hoher confining pressure
???????
Extension fractures
- Zugspannung \(\to\) tensile fractures
- low confining pressure \(\to\) S-Artiger Bruch= longitudianl Splitting
- fluid pressure \(\to\) local tensile stress
Shear fracturing:
- Sobals sherspannung genug gross ist, kann eine Flöche zusammenhalt verlieren. Shearstress ist parallel zu oberfläche
- entweder bruch in vorherigem intaktem Körper, oder reaktivierung alten bruches --> Fracrional sliding
Frictional Sliding
- Diskontinuität/Bruch im Gestein, auf welcher das Gestein gleiten kann
- failure criterion: Reaktivierung einer Schwächezone, \(\sigma_{diff}\) wird gemessen bei failure
\(\to\) unabhängig vom Gestein; \(\sigma_s/\sigma_n=const.=\mu\) = byerlee's law
F 153 ??
Durch Porendruck wird der Kreis (ohne grössenänderung) nach links geschoben; porenwasser macht das Gestein instabiler
-
Joints = Kluft
Morphologie:
- Front
- Surface
- Federstruktur
- (Twist Hackle) en-echelon fractures; bilden sich am rande einer grösseren Kluft
- Hackle fringe; ende der Bruchebene, wo twist hackle entstehen
- Arrest Line; ??
- Hackles; kleine Änderungen im Spannungsfeld
Kluft arrays:
- systematic joints: planare klüfte, parallel oder subparallel, ungefähr gleiche abstände über fläche verteilt
\(\to\) joint set besteht aus mehreren systematic joints
\(\to\) anzeiger regionalem tektonischem Druckes
- Nonsystematic joints: unregelmässige verteilung, nichtparallel
\(\to\) Anzeiger lokalen Heterogenitäten in einem Druck feld
Je dicker das "bed", desto grössere Abstände zwischen den Klüften
\(\to\) die Abstände ("Spacing") ist ähnlich wie die Schichtdicke ("Bed thickness") und sie sind abhängig von der Lithologie (stiffness)
Verbindung mit stress:
- Klüfte formen sich parallel zu \(\sigma_1\), \(\sigma_3\) ist Senkrecht zu den Klüften, \(\sigma_2\) ist senkrecht zum Blatt (aus Fläche heraus)
- Regionaler uplift: erosion des "overburden" führt zu vertikalen klüften, durch abkühlung, kontraktion und expansion
- Exfoliation kluft: subparallel zur topografie
- hydrofracturng: Unter porendruck
-contractional Events: ??
-faulting
Veins:
- gefüllte Klüfte durch ein Fluid
\(\to\) Oftmals gefüllt durch Qz
- entweder planar und systematisch , nichtplanar und "pervasively fractured" (=stockwork) oder en echelon
Füllungen:
- blockig oder massig, Kristalle +- gleichförmig
- faserige Vein (fibrous): eher lange kristalle
\(\to\) Antitaxial veins: unterschiedliche zusammensetzung der Füllung vom Nebengestein (zb Calcit in Quarzit), Da nicht gleiche zusammensetzung wächst Material von der Mitte zum Nebengestein
\(\to\) Syntaxial veins: Gleiche zusammensetzung der Füllung wie das Nebengestein (zb calcit in kalkgestein) , Da gleiche zusammensetzung wächst material vom Rand zur Mitte hin
Fasern in einer Ader folgen der Ausdehnungsrichtung, und können somit schräg zur Aderwand liegen! Da syntaxial von der wand nach innen wachsen, sind da alle immer gleich orientiert, was bei antitaxial nicht der fall ist
-
Strike-Slip und Transpression
- Strike-slip fault: relativ steile (vertikale) Bruchzone
- Strike-slip shear zones: tiefere Zonen, von plastischer deformation dominiert
- Transform Brüche: An Plattentektonischen Grenzen; Relative Bewegung nur zwischen den grenzen
- stepover: Region zwischen 2 Endpunkten; Pull-apart basin (neg relief; abschiebungen) und contractional duplex (pos. relief; Aufschiebungen))
- \(\sigma_1\) = 45° bei max Scherspannung (In Mohrdiagramm 2\(\theta\)= 90°
- Transcurrent faults: Dieser Bruch verzweigt sich am Ende in viele kleinere Brüche, Displacement am grössten in der Mitte des Bruches (wird 0 an den Enden)
- Transpression: Gleichzeitig strike-slip/simple shear und senkrechter verkürzung (transtension: strike-slip + extension)
\(\to\) 2 Platten treffen schräg aufeinander auf, eine taicht schräg unter - aufteilung in eine Blattverschiebungskomponente und eine verkürzungskomponente
-
Extensionsbrüche:
- Rollover antiklinale; Gerundete Bruchfläche
- Rollover syncline; Intersektion flach - Rampe
Low angle faults:
- starten als steile Brüche, flachen aber ab durch isostatische hebung
Aktiv rifting:
- rift entsteht drch heisse Mantel plumes aus dem Mantel
Passive rifting:
- rift durch far-field stress durch Plattentektonik
3 stages of rifting:
- frühe extension führt zu reaktivierung von Brüchen
- Stretching phase: grosse Bruchsysteme entstehen und syn-rift-sedimente lagern sich ab
- post-rift subsidenz und post-rift sedimentation setzen ein, kontrolliert durch geometrische fault blocks (?), thermale subsidenz legt sich wieder
\(\to\) rift: keine bildung Oz. Lithosphäre, Drift: Bildung Oz. Lithosphäre
-
Stress \(\sigma\):
- Surface stress = 2D,
\(\sigma_s=shearstress \), \(\sigma_n=normalstress\)
--> Uniforme verteilung über Oberfläche
- state of stress (at a point) = 3D
\( \sigma_1 = max druck, \)
\(\sigma_2 = mittlerer druck, \)
\(\sigma_3 = min druck\)
\( \sigma_n = 1/2(\sigma_1 + \sigma_3) +1/2(\sigma_1 - \sigma_3) \cdot cos(2\theta)\)
\(\sigma_s = 1/2(\sigma_1 -\sigma_3) \cdot sin(2\theta) \)
- der mean stress ist isotrop und verursacht volumenveränderungen, wobei der deviatorische stress anisotropisch ist, und die Form verändert
Wichtig! Stress kann nur durch strain= Verformung beobachtet werden
Stress tensor:
\( \begin{bmatrix}
\sigma_{11} & \sigma_{12} & \sigma_{13} \cr \sigma_{21} & \sigma_{22} & \sigma_{23} \cr \sigma_{31} & \sigma_{32} & \sigma_{33} \end{bmatrix}\)
-
Lithostatic reference state model:
- Modell zur beschreibung der druck veränderung in der lithosphäre (ohne tektonik)
- \( P_{lith} = \rho \cdot g \cdot h \)
Uniaxial- Strain reference state model:
- anderes Modell für für druck veränderung in lithosp.
- Vertikale verkürzung --> Zunahme der überlastung
horizontal stress \( \sigma_H \) nimmt zu mit zunahme vertikaler stress \( \sigma_{vert}\)
\( \implies \sigma_H = \nu \sigma_{vert} /(1-\nu)\)
-
Strain = Verformung \(\epsilon\)
- kontinuierlich: Sanfte Verformug ohne Brüche oder andere diskontinuitäten, zb Falten
- diskontinierlich: Verformung mit abrupten veränderungen, wie zb Brüche
- dabei kann zwischen Homogen (gleichmässig, identische verformung über das Gestein verteilt und Heterogen (verändernde verformung über das Gestein verteilt) unterschieden werden. Hierbei ist zu beachten, dass je nach Masstab ein Teil der Verformung homogen erscheint.
in 1 D kann die Extension/verlängerung gemessen werden.
- dafür wird die Initiale Länge \( l_i \) und die Aktuelle Länge \( l_f \) gemessen.
Die Längenänderung kann nun berechnet werden: \(\Delta l = l_f - l_i \)
Ausserdem kann die Elongation \(e\) auch berechnet werden: \( e= \Delta l/ l_i = (l_f - l_i)/l_i \)
- Der Stretch (auch Stretching factor genannt) kann auch bestimmt werden: \(s=l_f/l_i=1+e = \beta \)
In 2D ist ersichtlich, dass, bei Homogenem Strain, sich die Orientierung und die Länge der einzelnen Partikel verändert!
- Mithilfe der Strain ellipse wird dies gezeigt. Wobei hier die X- Achse die längere ist und \(X =1+e_1 =S_1 \) und für \(Y=1+e_2 = S_2\) gilt
Das Achsenverhältnis wird als elliptizität bezeichnet \( R=(1+e_1)/(1+e_2)=X/Y\)
- Pure shear; perfekt coaxial, es gibt keine Rotation. hier gilt \(k_y=1/k_x\)
- Simple shear: nicht coaxiale deformation; interne rotation. der Winkel kann berechnet werden: \( \gamma = \tan(\Psi)=x/y\), wobei \(\Psi\) der ursprüngliche Winkel ist. die Achsen des ursprungskreises werden gedreht in dem Ellipsoid!
- die Mischform dieser beiden Strain arten wird subsimple shear (auch general shear) genannt. diese deformation ist nich-coaxial, und hat nur leichte interne rotation.
\(\to\) auch hier variiert die Shear art je nach Skala. Was Kleinmassstäblich nach zb simple shear aussieht kann grossmassstäblich ein pure shear sein.
In 3D wird mit einem Ellipsoid gearbeitet.
- längste Achse ist X, dann Y und zuletzt Z
- Die Veränderung ist 1D, wenn nur eine Achse verändert wird. Diese Verformung nennt man auch Uniaxial
- werden 2 Achsen verändert ist die Verformung 2D oder auch Planar genannt
- bei 3 Achsen 3D
- Die Form des Ellipsoids ist charakterisiert mit dem K-Wert \( k=(r_{xy} -1)/(R_{yz} -1)\)
\(R_{xy}=X/Y \,und \, R_{yz}=Y/Z \)
- Die Form wird unterschieden zwischen den "cigars"(X>>Y>=Z) und den "pancakes" (X<=Y<<Z)
- bei k=1 findet pure strain statt
Strain path:
- Finite Strain: vergleicht initial und finale konfig.
- Stufenweise (incremental) strain: Zeigt Schritte zwischen Initial und final
- Der strain path kann variieren, aber der finite Zustand bleibt derselbe! (Finitie strain ist im Feld beobachtbar). Er ist die Summe aller Zwischenschritte
\(\to\) Infinitesimal or instantaneous strain ellipsoid = finite strain
überlagern der strain ellipse für progressive pure shear und progressive simple shear ergibt drei Felder:
- Feld in dem Linien kürzer wurden und weiterhin verkürzt werden
- Feld in dem Linien kürzer sind, aber mit fortschreitender Deformation wieder länger werden
- Feld in dem Linien länger sind und noch länger werden
--> Für die beiden shear arten, sind die Felder anders angeordnet, aber im Prinzip ist es dasselbe ?
überlagern der strain ellipse für subsimple shear führt zu 4 feldern:
- Feld in dem Linien kürzer wurden und weiterhin verkürzt werden
- Feld in dem Linien kürzer sind, aber mit fortschreitender Deformation wieder länger werden
- Feld in dem Linien länger sind und noch länger werden
4. Feld mit Linien welche länger werden, aber mit fortschreitender Deformation werden sie wieder kürzer.
\(\to\) Punkt 4 gibt es nur bei dieser Mischform des non-coaxial strains
-
Falten und boudinage (zerbrfechen einer Struktur) können während einer Deformationspahse gleichzeitig entstehen, wenn sie nicht diesselbe orientierung haben.
Coaxial strain:
- infinitesemal strain axes (X,Z) bleiben Parallel zu den finite strain achsen während deformation
\(\to\) Pure shear
non-coaxial strain:
- infinitesemal axes sind während deformation nicht parallel zu finite strain axes
\(\to\) Simple shear
-
-
Foliation und Lineation:
- primary: entstehen bei entstehung des Gesteins
- secondary: entstehung nach Gesteinsbildung
- cleavage: Ähnlich wie Brüche, aber ohne kohäsionsverlust
- Compaction cleavage: ??
- disjunctive cleavage: Lithologie abhängig??
- Pencil cleavage: ?? F219
- Slaty cleavage: ??
- Crenulation cleavage: achsenebenen von mikrofalten
- Phylitic cleavage: Entstehung glimmer im Gestein
- Schistosity: in jeder Lithologie anders
- gneissische Foliation:
- tektonisch: tektonische Deformation
- Slip lineation: Lineation während slip
- kontinuierliche Foliation: eine bevorzugte Orientierung, näher als 1mm beieinander (zb Schiefer)
- spaced Foliation: bevorzugte orientierung , aber offensichtliche Lücken
- Fabric = Komponenten in Gesteinsmassen (linear oder planar ausgerichtet)
Tektonite:
- S-Tektonite Planar fabric elements: planare fabrics dominieren ("pfannkuchen im Gestein")
- L-Tektonite: lineare fabrics dominieren
- LS-Tektonite: beides; Lineare und Planare fabrics im Gestein
related to plastic deformation:
- Intersektionslinear = 2 planare fabrics intersect, kann parallel zu axial plane sein
- Muillons: An der Grenze zwischen unterschiedlich kompetenten schichten, höckerartig
- pinch-and-swell and boudins: bei Schicht streckung fprmen sich "würste", wenn ganz separiert = boudins
Klassifikation
Geologische Struktur
Basierend auf deformation:
- Risse, Brüche
- Bewegungen entlang des Bruches
- Plastische Deformation (ohne Brüche)
- Diffusion; Transport zb via Fluid oder von Feststoff zu Feststoff
Basierend auf Strain:
- Kontraktion
- Extension
- Transformbrüche (laterale Bewegungen)
Basierend auf Mesoscopic cohesiveness:
- Bruch; Verlust der Kohärenz im Gestein
- Duktil; kein Verlust der Kohärenz
- Brittle/ductile; Beide Aspekte vorhanden
Basierend auf Geologischer Bedeutung:
- Primärstrukturen; entstehen während Gesteinsbildung
- Diagenetische Strukturen; nicht tektonisch, sekundär, caused by overburden
- nichttektonische Strukturen; Gravitativ (durch zb ablagern schichten oben drauf)
- Tektonische Strukturen; Sekundärstrukture, welche durch einen Externen Prozess entstehen (Plattenbewegungen)
Grundlegenden Formeln:
- Kraft \( F=ma \), \( [F]=Kg \cdot m/s^2=N\)
--> Stress \([ \sigma] = [F]/[A]\), in pascal Pa, + für kompression, - für tension
\( \sigma_n = 1/2(\sigma_1 + \sigma_3) +1/2(\sigma_1 - \sigma_3) \cdot cos(2\theta)\)
\(\sigma_s = 1/2(\sigma_1 -\sigma_3) \cdot sin(2\theta) \)
- Deviatoric stress \(\sigma_{dev} = \sigma^{'}_1 = \sigma_1-\sigma_{mean}\)
- \( \sigma_H = \nu \sigma_{vert} /(1-\nu)\), wobei \(\nu = poisson ratio =0.25-0.35\)
- \(\Delta l = l_f - l_i \)
\( e= \Delta l/ l_i = (l_f - l_i)/l_i \)
\(s=l_f/l_i=1+e = \beta \)
- \(G=\sigma_s/\gamma\) , \(\gamma= Shear \ strain\)
- \(\dot{e}=\dot{\varepsilon}=e/t\)
- \(\gamma=\tan(\psi)=2/\tan(2\theta'), \ \theta' = \) Angle between foliation and shear-zone boundary
Mohr-Diagramm:
-\( radius = 1/2(\sigma_1 - \sigma_3 ) \)
-Differentialstress \( \sigma_{diff} = ( \sigma_1 - \sigma_3) \)
- es wird \(2\theta\) geplotted, wobei in 2D diagrammen immer nur \( \theta\) abgebildet ist
- jeder Punkt auf Kreist stellt eine Ebene dar
- links auf \(\sigma_n\) Achse ist \(\sigma_3\), rechts \(\sigma_1\) (=X-Achse), Die Y-Achse besteht aus der Scherspannung \(\sigma_s\)
Inversion (wechsel in tektonischem Modus):
- basin inversion: Prozess der Verkürzung eines Sedimentbecken entstanden in extension
- Type I, II, III F 280?
- nur limitierte reaktivierung alter brüche Möglich
- Orientierung des ursprungs grabens beeinflusst orientierung invertierter Strukturen
Synthesis:
- Im Feld nach hinweisen suchen (metamorphe Petrologie) im Labor (radiometrische datierung) um anzahl deformationsphasen herauszufinden
- Grt kann internfoliation aufweisen: Bestimmung Wachstum (Porphyroblasten; metamorphe minerale grössr als sonstige korngrösse; können Pre-/syn-/ oder Posttektonisch sein)
- Bestimmung metamorphen bedingungen (P, T)
- PT-Paths; retrograd (zuerst hoher druck, dann temp) und Prograd (zuerst hohe temp, dann druck)