سرفصل های درس زمین شناسی ساخت پیشرفته

نام بسته : زمین ساخت پیشرفته

———————————————————————–

فهرست 

فصل اول– اندازه گیری موقعیت و مکان

مقدمه

چهارچوب مرجع

موقعیت صفحات

وضعیت‌های خطوط

استفاده از قطب‌نما

تعیین موقعیت نقاط با قطب‌نما

فصل دوم– تفسیر و تهیه نقشه های منحنی تراز

مقدمه

عناصر نقشه‌های منحنی تراز

نقشه‌های ساختار ـ منحنی تراز و نقشه‌های منحنی تراز ریخت ـ خط

نقشه‌های هم ضخامت و هم حجم

تهیة نقشه‌های منحنی تراز

فصل سوم– محاسبات موقعیت و ابعادی

مقدمه

تصویر و هندسه توصیفی

مسائل سه نقطه

تعیین اثر رخنمون ازداده‌های موقعیت

شیب‌های حقیقی و ظاهری

محاسبة موقعیت‌های خطی

محاسبات ابعادی

مقدمه

عمق یک صفحه

محاسبة ضخامت لایه

تعیین طول یک خط

محاسبة مساحت یک صفحة شیبدار

راه تحلیل هندسة توصیفی جابجایی گسل‌ها

فصل چهارم– تصاویر و قطب های استریوگرافی و دوران ها

مقدمه‌ای بر تصاویر استریوگرافی

مفهوم یک تصویر استریوگرافی

استریونت

فنون رسم

قطب‌های استریوگرافی و دوران‌ها

قطب یک صفحه

تعیین زوایای بین خطوط و صفحات زاویة دو وجهی بین صفحات

دوران

کاربردهای دوران‌های استریوگرافی

فصل پنجم – تحلیل داده های دگر شکلی سنگ و هندسه ارایه شکستگی

جنبه های تفسیر نقشه زمین شناسی

محدودیت‌های مقیاس نقشه

مشاهدة جزئیات محلی در یک نقشه

درک تقاطع مرزهای زمین‌شناسی

تحلیل داده‌های آزمایش‌های دگرشکلی سنگ

آزمایش دگرشکلی سنگ

تحلیل مقاومت سنگ و معیار گسیختگی

تحلیل دگرشکلی شکل‌پذیر

تحلیل اصطکاک سنگ

توصیف ساختارهای مزوسکوپی

چین‌ها

مناطق برشی، گسل‌ها و مناطق گسلی

برگواره‌ها

خطواره‌ها

رگه‌ها

تحلیل هندسة آرایة‌ شکستگی

ویژگی‌های درزها

جمع‌آوری و معرفی داده‌های موقعیت درزها

رفتار آماری داده‌های درز

 تحلیل سبک، سن و تفسیر درزها

تحلیل آرایة گسل

تحلیل‌ آرایة خطواره‌های بزرگ

فصل ششم – روش های مشاهده ای برای تهیه نیمرخ ها و بلوک دیاگرام های چین ها

مقدمه

سبک‌ها و خطوط مقطع چین

ترسیم چین‌های بدون میل به روش تاخوردگی هندسة تاخوردگی‌ها

روش‌ همشیب برای تهیة نیمرخ‌ چین‌ها

تهیة نیمرخ از چین‌های غیرموازی با تصویر ارتوگرافیک

تهیة نیمرخ چین‌های میل‌دار از روی نقشه در مناطقی با برجستگی توپوگرافی کم

تهیة بلوک‌ دیاگرام‌ها

منابع و مآخذ

 بخش هایی از بسته درسی زمین ساخت پیشرفته 

مقدمه

تصور کنید شما یکی از افراد یک گروه اعزامی به مناطق مرتفع برزیل هستید. در روز دوم، سرپرست گروه زمین‌شناسان شما را به یک پیمایش انفرادی می‌فرستد تا مرز یا صفحه مرزی ین واحد ماسه سنگی سفیدرنگ و یک واحد آهکی خاکستری رنگ را در گوشة شمال شرقی نقشه پیدا کنید. تمام صبح، شما به سختی از یک فلات پهناور بوته‌زار که در آن فقط رخنمون‌های مجزایی از سنگ‌ها وجود دارد  عبور می‌کنید. با بررسی رخنمون‌ها درمی‌‌یابید که سنگ آهک به مراتب بیشتر از ماسه سنگ هوازده شده است. هنگام ناهار به یک درة عمیق تنگ با روند شمالی ـ جنوبی می‌روید و برای خنک کردن پاهایتان و صرف غذا، به طرف رودخانة کف دره سرازیر می‌شوید. نوع سنگ در طول بستر رودخانه ماسه سنگ است. اگر به طرف بالای رود نگاه کنید، برجستگی هوازده‌ای را می‌بینید و براساس تجربه گمان می‌برید که احتمالاً سنگ آهک است. سنگ آهک!! یک لحظه صبر کنید، آن مرز باید بین شما و آن برجستگی باشد. به طرف بالا رود می‌دوید و مرزی را که به طور کامل در دیوارة درة تنگ رخنمون دارد، می‌یابید. (شکل 1)

لایه‌بندی در دو سوی مقابل مرز موازی نیست. این مرز را خش‌ها و خطواره‌های لغزشی پوشانده‌اند و در کنار آن یک منطقة برشی نازک قرار دارد. بنابراین نتیجه می‌گیرید که  این مرز یک گسل است. ویژگی‌های مهم مربوط به این رخنمون را که سرپرست سئوال خواهد کرد، از خود می‌پرسید. فهرست نتیجه‌گیری‌های شما به این صورت است:

شکل 1 -یک کشف زمین‌شناسی! گسلی که در یک برش رودخانه رخنمون دارد. توجه داشته باشید که لایه‌های مرمر در طرف چپ (شمال) منطقه به موازات گسل با لایه‌های ماسه سنگی هستند. رودخانه به طرف جنوب جریان دارد. سطح گسل را خش‌ها (یا خطواره‌های لغزشی) که به موازات تلاقی بین صفحة گسلی و دیوارة دره قائم  هستند، پوشانده‌اند.

1ـ مکان (بیرون‌زدگی گسل کجاست؟)

2ـ موقعیت یا وضعیت (جهت‌یافتگی گسل چگونه است؟)

3ـ ظهور یا تظاهر (گسل به چه چیزی شبیه است؟)

نظم زمین‌شناسی ساختمانی غالباً چنین سئوالاتی را اقتضا می‌کند. اکنون مسائل آغاز می‌شوند. چگونه به آنها پاسخ می‌دهید؟ شما کمی نگران هستید، زیرا این فقط دومین روز از کار شماست و مهارت در جهت‌یابی با قطب‌نما حداقل است. با وجود این، تصمیم می‌گیرید که به حواس پنجگانه و هوش خود اعتماد کنید و سریعاً به کار بپردازید.

شاید مهمترین مهارت یک زمین‌شناس ساختمانی این است که قادر به  تجسم شکل‌ها در فضای سه بعدی باشد. دوباره و دوباره تأکید می‌کنیم، هنگامی‌که شما وضعیت یک ساختار زمین‌شناسی را توصیف می‌کنیدع باید تجسمی از آن ساختار در ذهن خود خلق کنید. دریابید که آن ساختار چیست، یک حجم است، یا یک صفحه و یا یک خط؟

چهارچوب مرجع

چهارچوب مرجع در فضای سه بعدی، عبارت است از، سه محور مختصات که دو به دو بر هم عمودند. نقطه‌ای که سه محور با هم تلاقی کنند، مبدأ است. صفحه‌ای که دربرگیرندة دو محور باشد، صفحة  مختصات نامیده می‌شود. در این زمینه، ما می‌توانیم موقعیت یک نقطه را با مشخص کردن مختصات آن نسبت به سه محور معین کنیم و وضعیت یک خط یا یک صفحه را به عنوان زاویه‌ای که خط یا صفحه نسبت به هر یک از محورهای مختصات می‌سازد، در نظر بگیریم. در چهارچوب مرجع سه محوری، یک خط می‌تواند با امتداد دادن نوک آن در مسیری موازی با محوری که عمود بر صفحة مختصات است، بر صفحة مذکور منتقل شود. خط حاصل که بر صفحة مختصات قرار می‌گیرد، تصویر خط نامیده می‌شود.

برای یک نقطه بر روی سطح زمین یا نزدیک آن، محورهای سه‌گانه‌ای که برای معین کردن چهارچوب مرجع به کار برده می‌شوند، عبارتند از: 1ـ طول جغرافیایی 2ـ عرض جغرافیایی 3ـ یک خط قائم. صفحة مختصات دارای خطوط عرض جغرافیایی و طول جغرافیایی یک نقطه، صفحه‌ای افقی است. یک خط قائم در هر نقطه با شعاع زمین موازی (شکل 2) و بنابراین بر صفحة افقی عمود است. وضعیت‌ها در طول هر خط قائم با ارتفاع مشخص می‌شوند. به دلیل انحنای سطح زمین، جهت‌یافتگی مطلق محورهای سه‌گانه از نقطه‌ای به نقطة دیگر حول کرة زمین تغییر می‌کند.

موقعیت صفحات

بسیاری از ساختارهای زمین‌شناسی (نظیر گسل‌ها، لایه‌ها، درزها، رگه‌ها، رخ‌ها، برگواره‌ها، دایک‌ها، مرزها و ناپیوستگی‌ها) را می‌توان به صورت یک صفحه معرفی کرد. وضعیت یک صفحه به سادگی با  دو جفت عدد مشخص می‌شود. دو جفت عدد مورد استفاده  می‌توانند متفاوت باشند. امتداد و شیب یا شیب و جهت آن.

امتداد یک صفحه

یک خط افقی که بر روی یک صفحه قرار دارد، خط امتداد نامیده می‌شود. خط امتداد در یک ساختار را می‌توان به صورت تقاطع بین یک صفحة افقی و ساختار در نظر گرفت. به خاطر داشته باشید که تقاطع بین دو صفحه یک خط است. در زمین‌شناسی، خط تقاطع، اثر نامیده می‌شود. برای تجسم بهتر خط امتداد، یک پرتگاه مشرف به یک دریای آرام را تصور کنید. محل تلاقی سطح دریا با پرتگاه یک خط امتداد بر روی دیوارة پرتگاه است. امتداد یک صفحه در یک موقعیت مشخص عبارت است از زاویة بین خط امتداد و شمال حقیقی (واقعی). به بیان دیگر، امتداد، زاویة بین یک خط افقی واقع بر صفحه و شمال حقیقی است. این تعریف را به خاطر بسپارید! امتداد، عبارت است از زاویه‌ای که با قطب‌نما بر حسب درجه اندازه‌گیری می‌شود. زاویة اندازه‌گیری شده با قطب‌نما، آزیموت نامیده می‌شود.

امتداد یک صفحه را می‌توان به دو صورت بیان کرد: راه اول توصیف امتداد، روش ربعی است. در این روش تمام راستاهای ممکن به چهار ربع °90 درجه‌ای تقسیم شده‌اند (SW, NW , SE , NE) و امتداد توسط یک عدد در شرق (خاور) یا غرب (باختر)، از شمال یا جنوب خوانده می‌شود. در صورتی‌که خط امتداد یک صفحه به موازات راستای N-S قطب‌نما باشد، صفحه به صورت N00°E بیان می‌شود. در حالتی‌که خط امتداد موازی با راستای E-W قطب‌نما باشد، صفحه دارای امتداد °E90N یا °W90N است. خط امتدادی که به NE اشاره می‌کند، دارای امتداد °E45N است. امتداد °E32N، شمال سی و دو درجة شرق خوانده می‌شود. دقت کنید که امتداد °W20N عیناً همان امتداد°E20S است، به همین دلیل تفاوتی بین دو انتهای یک خط افقی وجود ندارد. به این ترتیب روند کلی برای تعیین امتدادها در روش ربعی، اندازه‌گیری زاویة آنها نسبت به شمال است. دوباره به شکل 1 نگاه کنید، اثر گسل عمود بر بستر رودخانه، شرقی ـ غربی است. بنابراین حتی بدون استفاده از قطب‌نما می‌توانید تخمین بزنید که امتداد گسل °E90N است.

روش دوم برای معرفی امتداد به عنوان روش آزیموتی شناخته شده است. در این روش راستاهای ممکن بر روی یک صفحة افقی، به 360 درجه تقسیم شده‌اند و به راستای شمال، مقدار 360 یا 000 درجه اختصاص داده می‌شود. در روش آزیموتی، امتداد فقط توسط یک عدد بیان می‌شود. برای مثال در صورتی‌که خط امتداد دقیقاً شمال شرقی باشد، امتداد °045 خواهد بود. آزیموت °W00N در روش ربعی °000 به روش آزیموتی تبدیل می‌شود امتداد °E32N با امتداد °032 و امتداد °W32N با °328 و همچنین امتداد °E24S با °156 یکسان است. دقت کنید که در روش آزیموتی، امتداد، همیشه با سه رقم نشان داده می‌شود، حتی اگر برخی از رقم‌ها صفر باشد (مثلاً 056).

شیب یک صفحه

شیب حقیقی (واقعی) یک صفحه عبارت است از زاویة بین آن صفحه و یک سطح افقی در صفحة قائم بر آنها. جهت‌گیری صفحة قائم مذکور چنان است که دقیقاً بر خط امتداد عمود است  (شکل 3 الف). شیب گسل در دیوارة قائم درة تنگ، شیب حقیقی گسل است، زیرا امتداد گسل، عمود بر دیواره است. در صورتی‌که ندانید، چگونه شیب گسل را  دقیقاً اندازه بگیرید، می‌توانید آن را تخمین بزنید. به نظر می‌رسد که گسل، شیب 70 درجه دارد. شیب حقیقی همیشه بیشترین شیب ممکن بر روی صفحه داده شده است و جهت آن آزیموتی است که دقیقاً عمود بر امتداد است. جهت شیب حقیقی همیشه در جهت سراشیبی نشان داده  می‌شود.

چنانچه زاویة شیب در صفحة قائمی که دقیقاً بر خط امتداد عمود نباشد، اندازه‌گیری شود، شیب ظاهری (مجازی) نامیده می‌شود. (شکل 3 ب).

شیب صفحه به صورت یک زاویة بین ° 00-°90 مشخص می‌شود. صفحه‌ای با شیب °00 یک صفحة افقی است، در صورتی‌که با شیب °90، یک صفحة قائم است. عموماً شیب‌های واقع در محدودة °00-°20 را شیب‌های کم‌شیب، بین °20-°50 را شیب‌های ملایم و بین °50-°90 را شیب‌های تند می‌نامند. این تقسیم‌بندی اختیاری است و تا حد زیادی به مولف بستگی دارد. در حالاتی که جهت جوان شدن چینه‌شناسی (جهتی که در آن طبقات جوان‌تر می‌شوند) در یک توالی از سنگ‌ها معلوم باشد و طبقات بیشتر از حالت قائم کج‌شده باشند، به آنها طبقات برگشته اطلاق می‌گردد. در چنین مواردی، شیب همواره کمتر از °90 است و علامت مخصوصی برای نمایش آن در نقشه به کار می‌رود.

تعیین امتداد و زاویة شیب به تنهایی برای معین ساختن وضعیت یک صفحه کافی نیست. برای مثال صفحه‌ای با امتداد شرقی ـ غربی می‌تواند به طرف شمال یا جنوب شیب داشته باشد. همچنین امکان دارد صفحه‌ای با امتداد °E40N دارای شیبی به طرف جنوب شرقی یا شمال غربی باشد.

بنابراین چنانچه جهت‌گیری صفحه‌ای با امتداد و شیب آن تعیین شده باشد، جهت شیب نیز باید معین گردد. جهت دقیق مورد نیاز است، زیرا راستای شیب حقیقی دقیقاً 90 درجه با امتداد زاویه دارد، بنابراین لازم است، برای صفحه °E30N، شیب به صورت °NW24 نشان داده شود. راستای شیب حقیقی این صفحه به طور خودکار °W60N مشخص می‌شود. توجه داشته باشید که هیچ صفحه‌ای در جهت امتداد خود نمی‌تواند شیب داشته باشد. صفحه‌ای که امتداد °E30N دارد، امکان ندارد به طرف مال شرقی یا جنوب غربی شیب داشته باشد. جهت شیب باید در ربعی واقع شود که واجد امتداد نباشد. صفحه‌ای را تصور کنید و خودتان را متقاعد کنید که این قانون را پذیرفته‌اند.

معرفی وضعیت‌های صفحه‌ای

وضعیت یک صفحه هنگامی کاملاً معین می‌شود که امتداد، شیب و جهت آن نشان داده شده باشند. برای مثال وضعیت صفحه‌ای با امتداد شرقی ـ غربی که 30 درجه به رف شمال شیب دارد، می‌تواند به صورت °N30 و 090 یا °N30، °E90N نوشته می‌شود. برخی از زمین‌شناسان ترجیح میدهند که از نقطه ـ ویرگول یا ممیز به جای کاما استفاده کنند (مثلاً °N30؛ °E90N). توجه  کنید که عدد معرف امتداد، اول نوشته می‌شود و عدد دوم، مربوط به شیب است. معمولاً باید ربعی را که صفحه در آن شیب دارد، مشخص کرد (مثلاً °NE23، °W42N)، مگر آنکه امتداد در حدود °10 از شمال یا جنوب یا شرق ـ غرب باشد (مثلاً °E34، °E08N).

وضعیت‌های صفحه‌ای نه  تنها با جفت عدد، بلکه با نشانه‌هایی بر روی نقشه نشان داده می‌شود. به کارگیری این نشانه‌ها، تشخیص ساختار را ساده‌تر می‌سازد.

اعداد مربوط به شیب بر روی نقشه باید همگی در یک جهت (معمولاً موازی با قاعدة نقشه و کلمه‌های راهنما نقشه) و بدون توجه به امتداد  نوشته شوند، از این‌رو به سادگی و بدون نیاز به چرخاندن نقشه قابل خواندن هستند. برای نشان دادن درزها و رخ‌ها در نقشه، مولفان مختلف نشانه‌های متفاوت به کار برده‌اند. در صورتی‌که چندین سری برگواره موجود باشد، مولف نقشه می‌توانند علائمی (نشانه‌هایی) را ابداع  کند. از این‌رو، به دلیل گوناگونی نقشه‌های به کار برده شده، باید در شرح نقشه معرفی شوند.

توجه داشته باشید که در روش آزیموتی، امتدادها همیشه با سه رقم مشخص می‌شوند (بدون آنکه حروفی لازم باشد) و شیب نیز با اعداد دو رقمی به علاوة جهت معین می‌گردند. بعضی از زمین‌شناسان روش سریعی را برای تعیین  امتداد و شیب به کار می‌برند که قانون دست راست نامیده می‌شود. هنگام پیروی از این قاعده باید صفحه به طرف راست شما شیب داشته باشد. در صفحة مدرج قطب‌نما قانون مذکور معادل این است که گفته شود، جهت شیب با °90 درجه حرکت در جهت عقربه‌های ساعت بر روی صفحة مدرج، از آزیموت امتداد به طرف جهت آن مشخص می‌شود. مزیت قانون دست راست این است که تمام وضعیت‌ها را می‌توان با اعداد نشان داد و به ویژه زمانی که بخواهید داده‌ها را به یک فایل رایانه‌ای وارد کنید، مناسب است.

وضعیت‌های خطوط

بسیاری از شکل‌های زمین‌شناسی، نظیر خش‌های صفحة گسل، فصل مشترک  دو صفحه، کانی‌ها و ریگ‌های طویل شده، فلوت کست‌ها و لولای چین‌ها را می‌توان به صورت خطوط در نظر گرفت. ساختارهای خطی مرتبط با دگرشکلی سنگ‌ها، خطواره نامیده می‌شوند.

وضعیت یک ساختار خطی را نمی‌توان با امتداد و شیب نشان داد. در عوض، وضعیت‌های خطی را با یک جفت عدد که میل وگرا نامیده  می‌شوند، بیان می‌کنند. در صورتی‌که خطی، بر روی صفحه‌ای با وضعیت معلوم واقع شده باشد، جهت‌گیری آن را می‌توان با استفاده از یک عدد که ریک یا پیچ خوانده می‌شود، مشخص کرد.

میل و گرای یک خط

میل یک خط، زاویه‌ای است که خط با یک صفحة افقی می‌سازد و در یک صفحة قائم اندازه‌گیری می‌شود. مقادیر میل بین °00 – °90 درجه تغییر می‌کند. میل °00، نشان‌دهندة یک خط افقی و میل °90، نشان‌دهندة یک خط قائم است. در صورتی‌که گرای خطواره دقیقاً موازی با جهت شیب صفحه باشد، میل برابر با شیب است (خش‌های گسلی را در شکل 1 مجسم کنید). به طور کلی میل‌های بین °0 – °20 کم، بین °20 – °50 متوسط و بین °50-°90 زیاد  در نظر گرفته می‌شوند.

گرای یک خط (روند نیز نامیده شده است)، عبارت است از آزیموت تصویر خط بر روی یک صفحه با مختصات افقی. خط و تصویر آن باید در یک صفحة قائم واقع شوند. گرا را می‌توان با استفاده از روش ربعی یا آزیموتی مشخص کرد. خطی که  دقیقاً موازی با خط امتداد در یک صفحه باشد گرایی برابر با امتداد دارد.

هنگام تعیین گرا، آنچه خیلی حائز اهمیت است، این است که آزیموت نشان داده شده، معرف جهت میل خط باشد. خطی که به طرف شرق میل دارد، با خطی که به طرف غرب میل دارد، یکسان نیست و این دو خط در دو جهت مخالف میل دارند.

خش‌های گسلی در شکل 1 عمود بر امتداد گسل و موازی با جهت شیب آن هستند. بنابراین این خش‌ها به طرف جنوب میل دارند و ممکن نیست دارای میل به طرف شمال باشند.

برای مشاوره اینجا بزنید