Elastisk, spröd och plastisk deformation

(1)

Berggrundens strukturer

Elastisk och spröd deformation

kap. 11

(2)

Elastisk, spröd och plastisk deformation

Elastisk -> spröd deformation:

Kall, ytnära miljö.

Elastisk deformation är reversibel.

Spröd deformation innebär att berget brister (sprickor, förkastningar ±

jordskalv).

Plastisk deformation:

Varm miljö (stora djup och högt tryck), ger permanenta strukturer (strain) tex veck.

(3)

Elastisk, spröd och plastisk deformation - styrande faktorer -

Odeformerad Lågt litostatiskt tryck Högt litostatiskt tryck

Temperatur: Högt T ger plastisk deformation.

Litostatiskt tryck: Högt P stödjer materialet och förhindrar brott. Ger plastisk

deformation (vid > 10-15 km djup).

Bergartstyp: Pegmatit (och tex gabbro) är styvare än skiffer. Vid samma PT-förhållande kommer en skiffer att deformeras plastiskt och en pegmatit brister, deformeras sprött om alls.

Tid: Spänning över lång tid ger upphov till plastisk deformation (som Billyhyllor med mkt vikt tex böcker).

(4)

Boudinage

Vilken är den:

hårdaste, mjukaste,

mittemellan hårda bergarten?

P

Q S

P = pegmatit S = skiffer

Q = kvartsgång

(5)

Deformationszoner - skjuvning -

Tektonisk breccia bildas genom spröd deformation ytligt i jordskorpan

Mylonit bildas genom dynamisk rekristallisation vid större djup

(6)

Resultat av differentierad spänning - F/A -

Sträckning (tension)

Skjuvning

Spröd Plastisk

Sammanpressning (kompression)

(7)

Elektromagnetisk karta över Uppland

(SGU)

Elektriskt ledande bergarters VLF

utbredning (ex bergarter rika på grafit, magnetkis)

Sprickzoner och potentiellt vattenförande zoner

(8)

Spröda strukturer

Spröda strukturer bildas i jordskorpans övre delar (< 10-15 km) Bildas (oftast) vid relativt låga temperaturer

Orsakas av elastisk deformation och brott, dvs bergarterna hållfasthet överskrids.

Är de vanligaste geologiska strukturen.

Ger sprickor och förkastningar.

Sprickor (joints): ingen rörelse, endast brott,

Förkastning (fault): rörelse ut- med brottytorna.

(9)

Sprickor

- öppna eller läkta -

Kvartsläkt breccia Öppna sprickor

(10)

Sprickor

Viktiga för bergkvalitet vid anläggningsarbeten i berg:

- Gruvor - Tunnlar

- Avfallsdeponier

Leder vatten (ex ytvatten till grundvatten) Kan innehålla mineralavsättningar (tex guld)

ex. Boliden, Björkdal

(11)

Sprickor

I 3 riktningar, vanligt i granit (bankning) Sprickor i styvare lager (kalksten), här läkt med kvarts

(12)

Sprickor

Systematiska. Pelarförklyftning i basalt Relativt osystematiska, raka eller böjda

(13)

Sprickor

- klassificering -

Tensionssprickor Ofta korta, vindlande

Öppna eller läkta (av mineral) Ibland stora system/går djupt Öppna tensionssprickor är ofta vattenförande

s₁= tryckspänning (stress)

s₁

(drag)s₃ s₃

s₃= dragspänning (stress) s = F/A

s₁(tryck)

s

₃

> s

₁

(14)

ca 30° mot s₁

Raka och genomskärande

Visar rörelseriktningen (repor) Ger förskjutning

s₁

s₃ s₃

s₁

Sprickor

- klassificering -

Skjuvsprickor

s₁= tryckspänning (stress) s₃= dragspänning (stress) s = F/A

s

₁

> s

₃

(15)

Förkastningar

- klassificering -

Vid extension Vid kompression

Reversförkastningar är branta Överskjutningar har en stupning på < 45°

Förkortar

Normalförkastning ger förlängning

(16)

Förkastningar

- klassificering -

Sinistral Dextral

Lateral förkastningar

(17)

(18)

Förkastningar

- hängvägg & liggvägg -

Förkastningsyta med glidrepor

Hängvägg Liggvägg

Hängvägg: där gruv-

arbetaren hängde lampan Liggvägg: Det undre blocket (footwall där gruvarbetarens fötter är)

(19)

Förkastningar

- förkastningsbrant-

Liggvägg

(20)

Förkastningar

Förkastningsyta

Förkastningsyta med glidrepor, sk. harneskyta

Visar rörelseriktningen

(21)

Förkastningar - harneskytor -

Kan bestå av mineral som vuxit till under deformationen

(22)

Förkastningar

- tektonisk breccia -

Uppspräckt berg kan bestå av bergfragment och helt nermalt berg och lermineral …..

(23)

Förkastningar

- tektonisk breccia -

… eller läkt av kvarts eller kalcit.

De olika bergartsfragmenten går att ”pussla ihop”.

(24)

Förkastningar

- storskalig normalförkastning -

Rörelsen är relativ Normalförkastning

(hängväggen ner)

(25)

Normalförkastning

- före och efter erosion -

Berggrunden utsätts för extension.

Berget spricker och en förkastning bildas.

Hängväggen glider nedåt relativt liggväggen.

Extensionen upphör och liggväggen utsätts för erosion.

Liggväggen nästan helt nederoderad. Ett litet vattendrag följer förkastningen.

(26)

Förkastningar

- före och efter erosion -

Före erosion

Efter erosion

Normalförkastning Reversförkastning Blind reversförkastning med överliggande veck

(27)

Förkastningar

- spår i landskapet -

(28)

Förkastningar

- klassificering -

Förkortar

(29)

It’s not my fault, it’s normal!

Hängvägg

Liggvägg

(30)

Förkastningar

- normal förkastning -

(31)

Normalförkastningar i stor skala

Gravsänka Horst

Ingen rotation

Blocken roterar pga listriska (skedformade) förkastningar

Halva gravsänkor

(32)

Förkastningar

- normal förkastning -

(33)

Hur bildas magman?

Varför blir jordskorpan tunnare?

Vad kallas förkastningarna?

Lyfts upp

Halva gravsänkor

- Basin and Range provinsen, USA -

Moho

(34)

San Andreasförkastningen och Basin and Range

(35)

Halva gravsänkor

- Basin and Range provinsen, USA -

Normalförkastningar

40 Ma 30 Ma 20 Ma

20 - 0 Ma

(36)

Horstar och gravsänkor

- Skåne -

H = Hallandsåsen K = Kullaberg S = Söderåsen R = Romeleåsen L = Linderödsåsen N = Nävlingeåsen

Skånes horstar kallas åsar

(37)

Horstar och gravsänkor

- Skåne -

Kambiums början

Kambrium-silur

Perm Trias-jura

Mellersta jura Tertiär

(SGU)

(38)

Förkastningar

- klassificering -

Förkortar

(39)

Förkastningar

- reversförkastningar -

(40)

Förkastningar

- storskaliga reversförkastningar -

Reversförkastning (hängväggen upp)

Överskjutningar är flacka

Resulterar i att äldre bergarter ligger på yngre

70 Ma 700 Ma

(41)

Reversförkastningar i stor skala

Reversförkastning (hängväggen upp) Överskjutningar är flacka

Resulterar i att äldre bergarter ligger på yngre

Exempel från Kaisepakte, Kaledoniderna

70 Ma 700 Ma

Ä Y

(42)

Reversförkastningar i stor skala - överskjutningar -

Princip

(43)

Reversförkastningar i stor skala - överskjutningar -

Äldre Yngre

Chief Mountain klippe

(44)

Reversförkastningar i stor skala - överskjutningar -

Fold and thrust belt

(45)

Reversförkastningar i stor skala - överskjutningar -

Fold and thrust belt Kaledoniderna

(46)

Förkastningar

- klassificering -

Förkastningar med horisontell rörelse

Lateralförkastningar

Sinistral Dextral

(47)

Lateral förkastning

- San Andreasförkastningen -

Effekt av jordbävning utmed San Andreas förkastningen 1906

(48)

San Andreasförkastningen

(49)

San Andreasförkastningen

San Andreasförkastningen är en lateralförkastning (strike-slip) Är en transformförkastning och markerar en plattkant.

Startar i en subduktionszon (norr) och slutar i ett ryggsystem (söder).

(50)

San Andreasförkastningen

- 50 Ma till idag -

(51)

Spröd deformation

(52)

Förkastningar

- plastiska skjuvzoner deras fortsättning på djupet -

Skjuvzon (mylonit)

Mot djupet blir bergarterna plastiska.

Förkastningarna kan övergå i skjuvzoner.

(53)

Från ytan mot djupet

Bergarter

Tektonisk breccia (Friktionssmältor)

Mylonit

Gnejszoner

Förkastningar och skjuvzoner

Spröd (elastisk)

Plastisk

(54)

Sinistral skjuvzon

- Arlanda -

(55)

Geologiska principer

Att tolka bergartsarkivet och relativa

åldrar

(56)

Bergartsarkivet

Recent förkastning

Dagens erosionsyta Kalkstensrev i varmt hav

Korsskiktad sandsten:

sanddyner i öken

Ignimgbrite (welded tuff):

Explosiv vulkanism

Kalkstensrev i varmt hav Gipslager i playasjö

öken

Redbed sand o lera avsatt i flod och angränsande flodplan

Basalflöde från vulkan

Konglomerat

Redbed sand o lera avsatt i floddelta

Konglomerat från strand

Gneiss: metamorfos på stort djup under en bergskedja

Radiometrisk (absolut) datering

Diabasgång:

magmatism

Kontakmetamorfos runt granitintrusion

Händelseförlopp: gnejs - erosion - sedimentation - granitintrusion - erosion - sedimentation – vulkanism - sedimentation - diabasgång - erosion - förkastning