عيب في الحفر

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
أخدود صدعي في صخر الشيست في جزيرة بيلي، ولاية مين

يُعدّ طين الصدع نوعًا من صخور الصدع، ويُعرَّف بشكلٍ أفضل بحجم حبيباته. يوجد هذا الطين على شكل صخور صدعية غير متماسكة (صخور يمكن تفتيتها إلى حبيباتها المكونة لها في المكشف الحالي ، باستخدام الأصابع أو سكين فقط)، حيث تقل نسبة الحبيبات التي يزيد قطرها عن 2 مم عن 30%. [ 1 ]  يتشكل طين الصدع في مناطق الصدع القريبة من السطح، والتي تتميز بآليات تشوه هشة. هناك العديد من خصائص طين الصدع التي تؤثر على قوته، بما في ذلك التركيب، ومحتوى الماء، والسماكة، ودرجة الحرارة، ومعدل الإجهاد في منطقة الصدع.

تشكيل

يتشكل طين الصدع نتيجة لتمركز الإجهاد داخل مناطق الصدع في ظل ظروف هشة بالقرب من سطح الأرض. [ 2 ] يؤدي الاحتكاك والطحن الناتج عن تحرك جانبي الصدع بمحاذاة بعضهما البعض إلى تقليل حجم الحبيبات وتفتتها. في البداية، تتشكل بريشة الصدع التي تحتوي على مواد متفتتة أكثر، ومع استمرار الاحتكاك، يتحول الصخر إلى طين الصدع الذي يحتوي على شظايا أقل وأصغر حجمًا، مما يعزز تفاعل السوائل مع الصخور لتغيير بعض المعادن وإنتاج الطين. يمكن لكل من معدل وطريقة الانزلاق في منطقة الصدع، بالإضافة إلى السوائل المتاحة، أن يحددا تكوين أنواع مختلفة من صخور الصدع. [ 2 ]

دور سوائل المسام

يتحدد تكوّن الصدوع بظروف الإجهاد في قشرة الأرض. يمكن لضغط سائل المسام في الصخور أن يقلل بشكل كبير من الإجهاد اللازم لإحداث الصدوع عن طريق تقليل الإجهاد العمودي الفعال. [ 3 ] يمكن لتكوّن مادة الصدع أن يقلل من نفاذية الصخور من خلال تكوين معادن طينية، مما يؤدي إلى ارتفاع ضغط سائل المسام في منطقة محددة، وإلى تمركز الانزلاق داخل مادة الصدع. [ 3 ]

التشوه التدميري

يُعدّ التشوه التفتيتي أحد الأنماط الرئيسية لتكوّن طين الصدع، إذ يُعتبر طين الصدع ناتجًا شائعًا للتفتيت في ظروف الضغط ودرجة الحرارة المنخفضة. [ 4 ] ويعتمد هذا التشوه على الاحتكاك، ويُعتبر آلية تشوه هشّة . [ 4 ] ولتوضيح ذلك، يتضمن التفتيت تحبيب الحبيبات نتيجةً لكلٍّ من الكسر الهش ودوران الجسم الصلب، حيث يحدث دوران الجسم الصلب عندما تُظهر الحبيبات المعدنية دورانًا يتوافق مع اتجاه القص في مستوى الصدع. [ 4 ] وتتجلى شدة التفتيت المقابلة في انخفاض متوسط ​​حجم الحبيبات. [ 4 ] كما قد يترافق تكوّن طين الصدع أيضًا مع تدهور في عملية الفرز. [ 4 ]

تصنيف

يمكن تصنيف صخور الصدوع وفقًا لنسيجها، مع أن التقسيمات غالبًا ما تكون تدريجية. وفقًا لتصنيف سيبسون، يُعرَّف طين الصدع بأنه صدع غير متماسك ذو نسيج عشوائي التوجه، ويحتوي على أقل من 30% من الشظايا المرئية. [ 2 ] أما صخرة الصدع غير المتماسكة التي تحتوي على أكثر من 30% من الشظايا فهي بريشة صدعية، بينما تنتمي صخور الصدع المتماسكة إما إلى سلسلة الكاتاكلازيت (غير المتورقة) أو سلسلة المايلونيت (المتورقة). [ 2 ] وقد عُدِّل هذا التصنيف لاحقًا ليشمل الكاتاكلازيت المتورق. [ 5 ] ثم بُسِّط هذا التصنيف لتسهيل عملية التصنيف ميدانيًا، حيث عُرِّف طين الصدع بأنه يحتوي على أقل من 30% من الشظايا التي يزيد حجمها عن 2 مم، ويُوجد كصخرة صدعية غير متماسكة في النتوء الصخري الحالي. [ 1 ] وبناءً على هذا التصنيف، يمكن تقسيم بريشة الصدع إلى أنواع فرعية (مثل بريشة فوضوية، وبريشة فسيفسائية، وبريشة متشققة). يسمح هذا التقسيم الفرعي بأن تكون بريشة الصدع متورقة أو غير متورقة، متماسكة أو غير متماسكة، بالإضافة إلى احتوائها على مادة أساسية دقيقة الحبيبات، وفتات صغير، وحتى مادة لاصقة بلورية بنسب متفاوتة. [ 1 ]

الخصائص والاحتكاك وقوة الصدع

تعتمد قوة تحمل الصدع في طبقة التآكل على تركيبها، ومحتواها المائي، وسماكتها، ودرجة حرارتها، ويمكن أن تتأثر بسهولة بأي تغيرات في الإجهاد العمودي الفعال ومعدل الانزلاق. وتؤثر هذه العوامل جميعها على معامل الاحتكاك .

قانون بايرلي

يُستخدم قانون بايرلي لوصف قوة الاحتكاك للصخور. [ 6 ] وهو كالتالي:τ=μ*σن{\displaystyle \tau =\mu *\sigma {\scriptstyle {\text{n}}}}أين:

  • τ{\displaystyle \tau }= إجهاد القص
  • μ{\displaystyle \mu }= معامل الاحتكاك
  • σن{\displaystyle \sigma {\scriptstyle {\text{n}}}}= إجهاد طبيعي

تعبير

يؤثر التركيب الكيميائي على سلوك انزلاق الصدع. ترتبط قوة الاحتكاك العالية بتركيب غني بالمعادن القوية مثل الكوارتز والفلسبار. [ 7 ] يؤثر تركيب وتركيز المعادن الطينية على سلوك الصدع في القشرة الهشة. وتكون الفجوات الطينية التي تهيمن عليها المعادن الطينية ( المونتوموريلونيت ، والإيليت ، والكلوريت) أضعف باستمرار. وتكون تلك التي تحتوي على تركيز عالٍ من المونتوموريلونيت أضعف بكثير من تلك التي تحتوي على تركيب غني بالكلوريت أو الإيليت. [ 7 ]

نفاذية

يؤثر التركيب الكيميائي أيضًا على نفاذية مادة التفتت. فهو عامل مهم يتحكم في ميكانيكا الصدع واستقرار الاحتكاك. يقلل وجود الماء من مقاومة الاحتكاك بين حبيبات معادن السيليكات الصفائحية [ 8 ]. كما أن النفاذية قبل القص عادةً ما تكون أعلى منها بعد التشوه. ومع ذلك، يختلف تأثير القص باختلاف التركيب الكيميائي [ 7 ] . على سبيل المثال، مع المونتموريلونيت أو الإيليت، يُلاحظ انخفاض حاد في النفاذية بعد القص. أما مع معادن مثل الكلوريت، فتُحافظ على نفاذية عالية حتى بعد القص [ 7 ] . نظرًا لأن بلورات الكلوريت تتشكل عند ضغط ودرجة حرارة أعلى، فمن المرجح أن تبقى على شكل تجمعات أكبر في مناطق القص مقارنةً بحبيبات المونتموريلونيت أو الإيليت الأصغر حجمًا، مما يفسر سبب تأثر النفاذية بشكل أقل [ 7 ] . تحافظ مواد التفتت الغنية بالكلوريت والكوارتز على نفاذيتها العالية حتى عمق كبير. [ 7 ] من ناحية أخرى، فإن طين الصدع ذو النفاذية المنخفضة مثل الطين الغني بالمعادن الطينية يكون أكثر عرضة لتكوين ضغوط مسامية عالية لأن تدفق السوائل غير قادر على الانتشار.

سمك المِقْطَع

يزداد سمك طبقة الطين المتشققة بمرور الوقت مع تراكم أحداث الانزلاق على طول الصدع. ويرتبط سمك طبقة الطين المتشققة الأكبر بدرجات أعلى من ضغط سائل المسام. [ 3 ]

درجة حرارة

كما ذُكر سابقاً، تتغير مقاومة الاحتكاك للمقشة بتغير درجة الحرارة. إلا أن تأثيرها يختلف باختلاف التركيب المعدني. فعلى سبيل المثال، في حالة مقشة الكوارتز، من المرجح أن تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى انخفاض معامل الاحتكاك، بينما يؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى زيادة معامل الاحتكاك. [ 9 ]

أمثلة

صدع سان أندرياس

صدع بونيتا: يقع هذا الصدع العادي في نيو مكسيكو، بالقرب من توكومكاري، وهو مثال على طين الكوارتز. يوجد هذا الطين في حجر ميسا ريكا الرملي ، على بُعد 40 مترًا من نقطة تلامس الصدع. كما يُظهر هذا الصدع العديد من الصدوع الفرعية وكسور القص ضمن نطاقه (بعرض 60 مترًا) [ 4 ].

صدع الإعصار : يوجد هذا الصدع في بينتورا، يوتا، حيث يقع طينه في حجر كوكونينو الرملي . وهذا مثال آخر على طين الكوارتز. [ 4 ]

طين صدع نوجيما : أنتج هذا الصدع طبقات رقيقة متذبذبة من سودوتاكيليت وطين صدع دقيق من الجرانيت على عمق 3 كم. [ 10 ]

طين صدع سان أندرياس : يتكون من منطقتين قص نشطتين : منطقة التشوه الجنوبية الغربية ومنطقة التشوه المركزية. في مرصد صدع سان أندرياس العميق (SAFOD)، تتكون هاتان المنطقتان بشكل أساسي منبلورات كبيرة من السربنتينيت وصخور رسوبية ضمن مصفوفة طينية غنية بالمغنيسيوم.تتكون منطقة التشوه الجنوبية الغربية من السابونيت والكورنسيت( معدن طيني ) والكوارتز والفلسبارات . بينما تتكون منطقة التشوه المركزية من السابونيت والكوارتز والكالسيت . [ 10 ]

صدع مادي ماونتن: يقع هذا الصدع في جنوب شرق ولاية نيفادا الأمريكية، ويمثل حركةً تمتد لعشرات الكيلومترات في ظروف قريبة من السطح أو على السطح. [ 11 ] يحتوي طين الصدع على أقل من 30% من شظايا الدولوميت في الجدار العلوي وكتل الحجر الرملي في الجدار السفلي ضمن مصفوفة مُرَصَّعة ذات لون أصفر، ذات نسيج حبيبي إلى مُتَوَزِّع. [ 11 ] [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. وودكوك ، ن.هـ ؛ مورت، ك. (2008). "تصنيف بريشة الصدع والصخور الصدعية ذات الصلة" . المجلة الجيولوجية . 145 (3): 435-440. doi : 10.1017/S0016756808004883 . S2CID 55133319 . 
  2. 1 2 3 4 سيبسون، ريتشارد. (1977). "صخور الصدع وآليات الصدع" . مجلة الجمعية الجيولوجية . 133 (3): 191-213 . doi : 10.1144/gsjgs.133.3.0191 . S2CID 131446805 . 
  3. 1 2 3 فولكنر، د. ر.؛ سانشيز-روا، س.؛ بولتون، س.؛ دين هارتوغ، س. أ. م. (28 ديسمبر 2017). "تطور ضغط سائل المسام في طين الصدع المتراص: النظرية والتجارب والطبيعة" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة . 123 (1): 226-241 . doi : 10.1002/2017JB015130 . hdl : 10261/361503 . S2CID 133793135 . 
  4. 1 2 3 4 5 6 7 إنجلدر، ج. (1974). "التصدع وتكوين طين الصدع". نشرة الجمعية الجيولوجية الأمريكية . 85 (10): 1515-1522. doi : 10.1130/0016-7606(1974)85 < 1515:CATGOF > 2.0.CO ; 2 .
  5. ↑ تشيستر، إف إم؛ فريدمان، إم؛ لوجان، جيه (1985). "الكاتاكلازيت المتورق". تكتونوفيزياء . 111 ( 1-2 ): 139-146 . doi : 10.1016/0040-1951(85)90071-X .
  6. ↑ بايرلي، ج. (1978). "احتكاك الصخور". الجيوفيزياء البحتة والتطبيقية . 116 ( 4-5 ): 615-626 . doi : 10.1007/BF00876528 . S2CID 128666327 . 
  7. 1 2 3 4 5 6 إيكاري، م؛ سافر، د؛ مارون، س (2009). "الخواص الاحتكاكية والهيدرولوجية لطين الصدع الغني بالطين" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة . 114 (B5). doi : 10.1029/2008JB006089 .
  8. ↑ مورو، كاليفورنيا؛ مور، ديلاوير؛ لوكنر، دي إيه (2000). "تأثير قوة الترابط المعدني والماء الممتص على قوة الاحتكاك في مادة الصدع" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 27 (6): 815-818 . doi : 10.1029/1999GL008401 . S2CID 53516185 . 
  9. ↑ تشيستر، إف إم (1994). "تأثيرات درجة الحرارة على الاحتكاك: المعادلات التكوينية والتجارب باستخدام مادة الكوارتز". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 99 : 7247-7261 . doi : 10.1029/93JB03110 .
  10. 1 2 لوكنر، ديفيد أ.؛ مورو، كارولين؛ مور، ديان؛ هيكمان، ستيفن (أبريل 2011). "ضعف مقاومة طين صدع سان أندرياس العميق من عينة لبية SAFOD" . مجلة نيتشر . 472 (7341): 82-85 . doi : 10.1038/nature09927 . ISSN 1476-4687 . PMID 21441903. S2CID 4413916 .   
  11. 1 2 بروك، ويليام؛ إنجلدر، تيري (1977). "التشوه المصاحب لحركة اندفاع جبل مادي في نافذة بافينغتون، جنوب شرق نيفادا". نشرة الجمعية الجيولوجية الأمريكية . 88 (11): 1667-1677 . doi : 10.1130/0016-7606(1977)88 < 1667:DAWTMO > 2.0.CO ; 2 .
  12. ↑ كوفي، جينيفيف؛ سافاج، هيذر؛ بوليسار، براتيجيا؛ رو، كريستي؛ رابينوفيتز، هانا (2019). "على الدرب الساخن: التسخين المصاحب للزلازل على بنية موضعية على طول صدع مادي ماونتن، نيفادا". مجلة الجيولوجيا البنيوية . 120 : 67-79 . doi : 10.1016/j.jsg.2018.12.012 . S2CID 135357969 .