75
STRUKTURNA GEOLOGIJA 1 PUKOTINE – morfološke & kinematske značajke i klasifikacija Bruno Tomljenović

STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

STRUKTURNA GEOLOGIJA

1

PUKOTINE –morfološke &

kinematske značajkei klasifikacija

Bruno Tomljenović

Page 2: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

PUKOTINE... su planarne deformacijske strukture koje u stijenama nastaju kao posljedica krtog loma, čime se smanjuje kohezija stijene.

2Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 3: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

• Analizu rasporeda, orijentacije i učestalosti pukotina -definiranje setova, odnosno sustava pukotina

• Analizu morfoloških značajki na stjenkama pukotina i njihovu genetsku klasifikaciju

3Strukturna geologijaB. Tomljenović

njihovu genetsku klasifikaciju• Određivanje relativne starosti među pukotinama• Definiranje odnosa rasporeda i orijentacije pukotina

prema kogenetskim strukturama (najčešće rasjedima i borama)

Page 4: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

1. Analiza rasporeda, orijentacije i geometrijskih značajki pukotina

S obzirom na raspored i orijentaciju pukotina u promatranom stjenskom tijelu razlikujemo:

• Sistematične pukotine

4Strukturna geologijaB. Tomljenović

• Sistematične pukotine• Nesistematične pukotine

Page 5: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Sistematične pukotine obilježava planarna geometrija, subparalelna do paralelna orijentacija i pravilan prostorni raspored u promatranom stjenskom tijelu.

5Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 6: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Aerofoto snimka područja Sheshymore na zapadnoj obali Irske (iz Gillespie et al., 2001). Primjer idealnog područja za detaljnu terensku i kabinetsku analizu pukotina !!!

6Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 7: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Dio snimke označen zelenim kvadratom na prethodnom slajdu. Sustav pukotina u donjokarbonskim vapnencima čini više setova sistematičnih pukotina i sporadične, nesistematične pukotine.

Sustav sistematičnih pukotina:set I, set II, set III

7Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 8: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Orijentaciju pukotine određuju pružanje, smjer nagiba i kut nagiba pukotine. Podaci o orijentaciji pukotina prikupljeni direktno na izdancima ili na orijentiranim jezgrama u pravilu se prikazuju na dijagramima u stereografskoj projekciji, odnosno stereogramima.

8Strukturna geologijaB. Tomljenović

Orijentacija pukotina na tri lokaliteta u području Sheshymore na zapadnoj obali Irske (iz Gillespie et al., 2001). Orijentacija pukotina prikazana je projekcijom normala na donju polukuglu.

Page 9: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Ukoliko je poznato samo pružanje pukotina (npr. pri analizi pukotina pomoću aerofoto i satelitskih snimaka), njihova se orijentacija iskazuje pomoću rozeta dijagrama,

9Strukturna geologijaB. Tomljenović

Orijentacija istih setova pukotina kao i na prethodnom slajdu (iz Gillespie et al., 2001). U ovom slučaju, međutim, orijentacija pukotina prikazana je pružanjem na rozeta dijagramu, pri čemu smjer i kut nagiba pukotina ostaje nepoznat.

Page 10: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Također, pružanje pukotina može se prikazati i pomoću histograma pružanja.

10Strukturna geologijaB. Tomljenović

Orijentacija istih setova pukotina kao i na prethodna dva slajda (iz Gillespie et al., 2001). U ovom slučaju orijentacija pukotina prikazana je histogramima pružanja, pri čemu smjer i kut nagiba pukotina također ostaje nepoznat.

Page 11: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Usporedba prikaza orijentacije istih setova pukotina pomoću stereograma i rozeta dijagrama

11Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 12: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Osim podataka o orijentaciji i rasporedu setova pukotina, za cjelovitu analizu pukotina potrebno je odrediti i - duljinu pukotina, - otvorenost pukotina, - veličinu razmaka među pojedinim pukotinama

(odnosno učestalost pukotina) te - gustoću pukotina,

12Strukturna geologijaB. Tomljenović

- gustoću pukotina,

te ustanoviti mijenja li se koji od ovih parametara s obzirom na:- promjenu petrografskog sastava stijena,- promjenu debljine slojeva i dr.

Page 13: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

13Strukturna geologijaB. Tomljenović

Učestalost pukotina istog seta moguće je iskazati pomoću prosječnog razmaka među pukotinama toga seta, mjerenjem po pravcu okomito na pružanje seta.

Page 14: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

14Strukturna geologijaB. Tomljenović

Također, učestalost pukotina istog seta moguće je iskazati brojanjem pukotina toga seta unutar određenog “standardnog” okvira promatranja (npr. unutar kružnice, kvadrata i sl.).

Page 15: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

15Strukturna geologijaB. Tomljenović

Korištenjem ovakvog standardiziranog okvira opažanja moguće je iskazati i gustoću pojedinog seta pukotina (ρp), kao omjer kumulativne duljine pukotina odgovarajućeg seta (L) i površine

kruga opažanja: ρp = L / r2π

Page 16: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Pouzdanosti na ovaj način prikupljenih parametara zavisi od broja i položaja mjernih točaka. U pravilu nastojimo postići što je moguće više mjernih točaka, pravilno raspoređenih u prostoru (mreža točaka opažanja).

Sistematične i nesistematične pukotine na

16Strukturna geologijaB. Tomljenović

pukotine na lokalitetu St. Tudwasls u Walesu (iz Ramsay & Huber, 1988).

Page 17: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Raspored, učestalost i orijentacija pukotina ovise o mehaničkim svojstvima stijena

17Strukturna geologijaB. Tomljenović

Varijabilna učestalost vertikalnih pukotina ovisno o litološkom sastavu i debljini slojeva u sedimentnim stijenama područja Monument Valley, Colorado, SAD (iz Ramsay & Huber, 1988).

Page 18: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

U stijenama istog sastava, učestalost pukotina je u pravilu veća u tanjim slojevima, a manja u debljim slojevima.

18Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 19: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Učestalost pukotina ovisna je i o litološkom sastavu, odnosno mehaničkim svojstima stijena. Pukotine su dobro razvijene u krtim, kompetentnim stijenama, dok su u nekompetentnim manje učestale ili potpuno izostaju.

19Strukturna geologijaB. Tomljenović

Varijabilna učestalost vertikalnih pukotina ovisno o litološkom sastavu: dobro razvijene i ušestale pukotine u sloju kalkarenita, u odnosu na krovinske i podinske lapore u kojim su pukotine rijetke ili potpuno izostaju (gornjobadenski sedimenti, NE Medvednica).

Page 20: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Završeci pojedinačnih pukotina po pružanju pokazuju karakterističnu geometriju pa se najčešće razlikuju:

A. pravocrtni,B. zakrivljeni,C. granasti,

20Strukturna geologijaB. Tomljenović

C. granasti,D. preklapajući iE. ešalonirani

završeci

Page 21: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Prostorni raspored, relativna starost i karakteristični završeci pukotina u turonskim karbonatima na jugu Izraela (iz Eyal et al., 2001). Legenda za oznake: 1-3 označava relativnu starost setova pukotina; e – ešalonirani

21Strukturna geologijaB. Tomljenović

pukotina; e – ešalonirani završeci pukotina; h –preklapajući završeci pukotina; t – zakrivljeni završeci pukotina; scj – sistematične poprečne pukotine; ncj – nesistematične poprečne pukotine;.

Page 22: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Tenzijske pukotine sa zakrivljenim završecima u zoni preklapanja na lokalitetu Krafla na Islandu (iz Acocella et al., 2000).

22Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 23: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Završeci pukotina u pojedinim stadijima progresivnog razvoja pukotina (iz Acocella et al., 2000):

A. Početni stadij – bez preklapanja

23Strukturna geologijaB. Tomljenović

B. Zreli stadij –stadij preklapanja

C. Završni stadij –stadij povezivanja

Page 24: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

2. Analiza morfoloških značajki na stijenkama pukotina i njihova genetska klasifikacija

Morfološke značajke na stjenkama pukotina, kao i tip mineralne ispune u prostoru između stjenki, često sadrže informacije nužne za pravilno tumačenje geneze pukotina i njihovog kinematskog razvoja. Među morfološkim značajkama posebno su značajne:

24Strukturna geologijaB. Tomljenović

• Peraste strukture• Agregati vlaknastih minerala u

pukotinama (žilama) ili na stjenkama pukotina

• Stilolitski šavovi• Strije

Page 25: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

1. Peraste strukturečine nizovi milimetarskih grebena i brazdi koji se, idući od središnje točke ili središnje osi radijalno i pretežito simetrično šire na stjenki pukotine prema njenim rubovima. Ovo je tipično morfološko obilježje na stjenkama vlačnih ili tenzijskih pukotina.

25Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 26: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

26Strukturna geologijaB. Tomljenović

Perasta struktura na stjenki vlačne pukotine u kambrijskom slejtu s lokaliteta Dinorwic u sjevernom Walesu, UK (iz Ramsay & Huber, 1988).

Page 27: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

27Strukturna geologijaB. Tomljenović

Perasta struktura na stjenki vlačne pukotine u gornjodevonskom pješčenjaku Ithaca formacije (Apalači, SAD; iz McConaughy & Engelder, 2001).

Page 28: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Idući od središta prema rubovima pukotine, stjenka glavne pukotine je najčešće raščlanjena u niz manjih, rubnih pukotina, koje na slojnim plohama pokazuju ešalonirani raspored i dijagonalnu orijentaciju u odnosu na pružanje glavne pukotine.

28Strukturna geologijaB. Tomljenović

Niz pratećih pukotina u perastoj strukturi koje na slojnoj plohi pokazuju ešalonirani raspored u odnosu na trag glavne pukotine - sloj pješčenjaka iz područja Valais u zapadnoj Švicarskoj (iz Ramsay & Huber, 1988).

Page 29: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Peraste strukture često prati i školjkast lom što je također morfološko obilježje karakteristično za vlačne pukotine.

29Strukturna geologijaB. Tomljenović

Perasta struktura i školjkast lom na stienki vlačne pukotine (kamenolom Grantshouse, Berwickshire, Škotska; iz Roberts, 1989).

Page 30: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Peraste strukture koristimo i pri interpretaciji kinematskog razvitka vlačnih pukotina. Naime, smjer u kojem divergiraju grebeni i brazde, ujedno je i smjer progresivnog otvaranja vlačne pukotine.

30Strukturna geologijaB. Tomljenović

Perasta struktura na stjenkma vlačnih pukotina u gornjodevonskom pješčenjaku Ithaca formacije na izdanku Montour Falls (Apalači, SAD; iz McConaughy & Engelder, 2001).

Page 31: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Pratimo li tragove grebena i brazdi u suprotnom smjeru, odnosno u smjeru njihove konvergencije, svi se stapaju u točki, odnosno u točkama koje označavaju mjesto odakle je započelo otvaranje vlačne pukotine.

31Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 32: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Na taj način, analizom perastih struktura moguće je pouzdano rekonstruirati kinematske pokrete pri otvaranju i razvoju vlačnih pukotina !!!

Simetrične i asimetrične peraste strukture na stienkama vlačnih pukotina

32Strukturna geologijaB. Tomljenović

vlačnih pukotina (iz De Graff & Aydin, 1987).

Page 33: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

2. Agregati minerala vlaknastog (fibroznog) habitusa u pukotinama

33Strukturna geologijaB. Tomljenović

Agregat vlaknastih kristala kvarca u vlačnoj pukotini (Cornwall, Engleska; iz Roberts, 1989).

Page 34: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Agregati vlaknastih kristala (najčešće kvarca i kalcita) nastaju kristalizacijom minerala istovremeno s postupnim otvaranjem pukotina. Dakle, rast vlaknastih kristala istovremen je sa svakim pojedinim, vrlo malenim pomakom između stjenki pukotina. Pri tom, vlaknasti kristali pokazuju karakterističnu preferiranu orijentaciju i rastu paralelno s najduljom osi elipsoida, odnosno elipse deformacije (osi X), tijekom pojedinih stadija progresivnog otvaranja pukotina.

34Strukturna geologijaB. Tomljenović

Agregat vlaknastih kristala kalcita u vlačnoj pukotini u vapnencu (iz Ramsay & Huber, 1987).

Page 35: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Ukoliko u pojedinom stadiju tijekom progresivnog otvaranja pukotina, dođe do promjene orijentacije najdulje osi elipse deformacije (x) , ova se promjena direktno odražava i na orijentaciju vlaknastih kristala, pa kristali često pokazuju zakrivljenu geometriju.

35Strukturna geologijaB. Tomljenović

Zakrivljeni vlaknasti kristali kvarca i kalcita u silificiranom vapnencu (Gemmipass, Aar masiv, Švicarska; iz Ramsay & Huber, 1987).

Page 36: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Ramsay i Huber (1983, 1987) su analizom zakrivljenih vlaknastih kristala došli do zaključka da je njihova orijentacija posljedica primarnog rasta kristala u različitim smjerovima, a ne posljedica njihove naknadne deformacije (npr. boranja), jer bez obzira na različitu orijentaciju pokazuju iste optičke značajke. Različitu orijentaciju vlaknastih kristala objasnili su njihovim rastom paralelno s osi X elipse deformacije koja je mijenjala orijentaciju tijekom deformacijskog događaja.

Detalj zakrivljenih vlaknastih kristala kalcita pod ukrštenim nikolima

36Strukturna geologijaB. Tomljenović

ukrštenim nikolima (iz Ramsay & Huber, 1987).

Page 37: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Na taj način, analizom orijentacije vlaknastih kristala u tenzijskim pukotinama (žilama), moguće je precizno rekonstruirati pokrete i kinematsku evoluciju otvaranja ovih pukotina, pri čemu vrijedi da:

1. vlaknasti kristali povezuju točke na nasuprotnim stjenkama pukotine koje su prije otvaranja pukotine bile jedna uz drugu;

Antitaksijalna žila u kvarcitu ispunjena vlaknastim

37Strukturna geologijaB. Tomljenović

ispunjena vlaknastim kristalima kalcita(iz Ramsay & Huber, 1987).

Page 38: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

2. vlaknasti kristali rastu paralelno pravcu najvećeg izduženja između stjenki pukotina, pa su u slučaju jednosmjernog otvaranja pukotine gotovo idealno pravocrtni, dok su u slučaju progresivnog otvaranja pukotine uz promjenu smjera otvaranja zakrivljeni.

38Strukturna geologijaB. Tomljenović

Pravocrtni vlaknasti kristali kvarca u kvarcnom pješčenjaku (iz Ramsay & Huber, 1987).

Zakrivljeni vlaknasti kristali kalcita u šejlu (iz Ramsay & Huber, 1987).

Page 39: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

S obzirom na tip vlaknastih kristala i način njihova rasta pri progresivnom otvaranju tenzijskih pukotina /žila, razlikuju se:

• Sintaksijalne žile koje su ispunjene vlaknastim kristalima istovjetnog mineralnog sastava s mineralima na stjenkama pukotine i koji su tijekom otvaranja pukotine rasli od

39Strukturna geologijaB. Tomljenović

otvaranja pukotine rasli od stjenki pukotina prema središtu;

(iz Ramsay & Huber, 1987)

Page 40: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

• Antitaksijalne žile koje su ispunjene vlaknastim kristalima različitog mineralnog sastava od minerala na stjenkama pukotine, i koji su tijekom otvaranja

40Strukturna geologijaB. Tomljenović

(iz Ramsay & Huber, 1987)

tijekom otvaranja pukotine rasli od središta prema stjenkama pukotina.

Page 41: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

kvarcit kvarcit

metakarbonat

41Strukturna geologijaB. Tomljenović

metakarbonat

Primjer antitaksijalne žile u kvarcitu uloženom u metakarbonatu, ispunjene vlaknastim, pravocrtnim i zakrivljenim kristalima kalcita, koji ukazuju na progresivno otvaranje pukotine, pri čemu je došlo do promjene smjera otvaranja (iz Tomljenović, 2002).

Page 42: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

3. Stilolitski šavoviStijenke pukotina šavoliko se stapaju jedna u drugu kao posljedica tlačnog otapanja. Pri tom, vrhovi “zubića” na stilolitskom šavu su orijentirani paralelno najduljoj osi elipsoida naprezanja (σ1). Ovo morfološko obilježje tipično je za tlačne (kompresijske) pukotine.

42Strukturna geologijaB. Tomljenović

Kosi stiloliti na stjenki tlačne pukotine u vapnencu (iz Ramsay & Huber,1988).

Page 43: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Primjer tlačnog otapanja ooida duž stijenke tlačne pukotine (crvena strelica). Istovremeno, naprezanje u stijeni je djelomično kompenzirano i krtim lomom i izduženjem ooida okomito na smjer navećeg naprezanja, uz formiranje pravocrtnih, vlaknastih kristala kalcita (plava strelica), parelelnih s osi X elipse deformacije.

43Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 44: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

4. Strije i stepeničasti agregati vlaknastih kristala

Mineralna ispuna između stjenki pukotina koju čine vlaknasti kristali dijagonalno orijentirani na stjenke pukotine, ukazuju su translaciju stjenskih blokova s jedne u odnosu na drugu stranu pukotine

Ovaj tip pukotina naziva se smičnim

44Strukturna geologijaB. Tomljenović

smičnim pukotinama, koje, kad pomak premašuje par cm, prelaze u rasjede.

(prema Ramsay & Huber, 1987)

Page 45: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Nakon erozije stijena s jedne strane pukotine, ostaje nam sačuvan agregat vlaknastih kristala, koji se na jednom kraju stapa sa stjenkom pukotine, a na drugom naglo završava (poput “stepenice”), Strmije nagnute strane (“stepenice”) pokazuju smjer pomaka stjenskih blokova koji nedostaju, odnosno koji se nalaze u krovini ovih agregata.

Stepeničasti agregati vlaknastih kristala kacita na

45Strukturna geologijaB. Tomljenović

kristala kacita na smičnoj pukotini u gornjoecenskom kalkarenitu u kamenolomu kod Omiša. Strelica pokazuje smjer pomaka krovinskog krila.

Page 46: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Genetska klasifikacija pukotina

A. Endokinetičke (primarne) pukotine

46Strukturna geologijaB. Tomljenović

B. Egzokinetičke (sekundarne, tektonske) pukotine

Page 47: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

A. Endokinetičke (primarne) pukotinenpr. pukotine lučenja, desikacijske pukotine

47Strukturna geologijaB. Tomljenović

Lijevo: Stubasto lučenje u gornjomiocenskim bazaltima (Hegyestü, Mađarska).

Desno: Desikacijske pukotine na gornjoj slojnoj plohi mikrita ispunjene krupnozrnatim sedimentom (Clairdon Head, Škotska; iz Roberts, 1989).

Page 48: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

B. Egzokinetičke (sekundarne, tektonske) pukotine

1. Vlačne (tenzijske) pukotine (engl. tension / extension joints, fractures): Nazivaju se i pukotinama tipa I (engl. mode I joints, fractures). Otvaranje ovih

48Strukturna geologijaB. Tomljenović

fractures). Otvaranje ovih pukotina je okomito na stjenke.

Page 49: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

1. Vlačne (tenzijske) pukotine:U idealnom slučaju ove su pukotine orijentirane okomito na najkraću os elipsoida naprezanja (os σ3).

49Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 50: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

2. Tlačne (kompresijske) ili stilolitske pukotine(engl. Stylolitic joints) su idealnom slučaju orijentirane okomito na najdulju os elipsoida naprezanja (σ1).

50Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 51: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

3. Smične (klizne) pukotine (engl. Shear or sliding joints, fractures) Razlikuju se one kod kojih je smicanje paralelno s pružanjem pukotine = pukotine tipa II (engl. Mode II joints, fractures), te one kod kojih je smicanje okomito napružanje pukotine = pukotine tipa III(engl. Mode III joints).

51Strukturna geologijaB. Tomljenović

joints). Posljednje se nazivaju i škarastim pukotinama(engl. Scissor joints).

Page 52: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Smične pukotine često se javljaju u formi konjugiranih parova, koje čine dvije, kinematski kompatibilne smične pukotine (ili dva kinematski kompatibilna seta smičnih pukotina), pri čemu vrijedi da:

• srednja osi elipsoida naprezanja (σ2) je paralelna presječnici konjugiranog para smičnih pukotina.

• najdulja os elipsoida

52Strukturna geologijaB. Tomljenović

• najdulja os elipsoida naprezanja (σ1) predstavlja simetralu oštrog kuta među smičnim pukotinama

Page 53: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Relativna starost među pukotinama

• Mlađe pukotine prestaju na starijim, otvorenim pukotinama, jer se ne mogu dalje razvijati kroz slobodan prostor;

• U slučaju smičnih pukotina, kao i kod rasjeda, vrijedi da mlađe smične pukotine prekidaju i translatiraju dijelove starijih pukotina.

Ukoliko je po stjenkama pukotina došlo do jačeg površinskog trošenja, određivanje relativne starosti među pukotinama je u pravilu vrlo problematično. Ipak, pri toj odredbi vrijede sljedeća pravila:

53Strukturna geologijaB. Tomljenović

pukotina.

Page 54: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Raspored pukotina prema drugim, kogenetskim deformacijskim strukturama

(rasjedima i borama)

54Strukturna geologijaB. Tomljenović

(rasjedima i borama)

Page 55: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Peraste pukotine (engl. pinnate or feather fractures): čini set ešaloniranih, vlačnih pukotina nastalih uz rasjedne plohe.

55Strukturna geologijaB. Tomljenović

Peraste pukotine formirane pod kutom u odnosu na rasjed (iz Roberts, 1989).

Page 56: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Veličina oštrog kuta između perastih pukotina i rasjedne plohe najčešće je 45°. Pri tom važi da smjer zatvaranja ovog oštrog kuta odgovara i smjeru pomaka rasjednog krila u kojem promatramo taj kut.

56Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 57: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Ešalonirane vlačne žile (engl. en echelon gash veins): nastaju unutar smičnih zona koje obilježava krto–plastična deformacija(engl. brittle-ductile shear zones). Prema obliku i orijentaciji ovih žila može se pouzdano odrediti smjer smicanja na rubovima smične zone u kojoj su nastale žile.

57Strukturna geologijaB. Tomljenović

Ešalonirane vlačne žile u grauvaki ispunjene kvarcom (Cornwall, UK; iz Ramsay & Huber, 1987).

Page 58: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Ponekad ove žile imaju sigmoidalan oblik (tzv. sigmoidalne ešalonirane vlačne žile) koji je rezultat istovremenog rasta i rotacije pukotina

tijekom progresivne deformacije.

58Strukturna geologijaB. Tomljenović

Sigmoidalne, ešalonirane vlačne žile u grauvaki ispunjene kvarcom(Cornwall, UK; iz Ramsay & Huber, 1988).

Page 59: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Postanak sigmoidalnih, ešaloniranih vlačnih žila:

http://www.holcombe.net.au/rod/

prema animaciji Rod Holcomba

59Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 60: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

početak formiranja vlačnih žila

60Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 61: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

produljenje (rast) vlačnih žila prema rubu smične zone istovremeno uz rotaciju središnjeg dijela žile

61Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 62: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

daljnje produljenje (rast) vlačnih žila prema rubu smične zone istovremeno uz rotaciju središnjeg dijela žile

62Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 63: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

daljnje produljenje (rast) vlačnih žila prema rubu smične zone istovremeno uz rotaciju središnjeg dijela žile

63Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 64: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

daljnje produljenje (rast) vlačnih žila prema rubu smične zone istovremeno uz rotaciju središnjeg dijela žile

64Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 65: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

daljnje produljenje (rast) vlačnih žila prema rubu smične zone istovremeno uz rotaciju središnjeg dijela žile

65Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 66: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

zbog nemogućnosti daljnjeg produljenja (rasta) vlačnih žila preko ruba smične zone i njihovog nepovoljnog položaja prema osi najvećeg izduženja (os X), daljnja deformacija u stijeni provodi se rastom novog seta vlačnih žila orijentiranim pod kutom od 45° u odnosu na rubove smične zone

66Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 67: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Sigmoidalne, ešalonirane vlačne žile Z-tipa: nastaju u smičnim krto-plastičnim zonama s desnim pomakom

67Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 68: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Sigmoidalne, ešalonirane vlačne žile S-tipa: nastaju u smičnim krto-plastičnim zonama s lijevim pomakom

68Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 69: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Pukotine u boranim stijenama

(prema Ramsay & Huber, 1988).

69Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 70: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Pukotine u boranim stijenama

“Klasično” označavanje pukotina u bori prema njihovoj orijentaciji u odnosu na referentni koordinatni sustav a, b, c, kod kojeg osi

70Strukturna geologijaB. Tomljenović

a, b, c, kod kojeg osia i b leže u ravnini slojevitosti, prva okomito na os bore, druga paralelno osi bore, dok je os cuvijek okomita na slojevitost .

(iz Ramsay & Huber, 1988)

Page 71: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

AB

C

DE

Raspored i orijentacija pukotina u borama prema Twiss & Moores (1992).

71Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 72: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Interpretacija rasporeda i orijentacije pukotina u borama prema orijentaciji glavnih osi naprezanja (prema Twiss & Moores, 1992)

72Strukturna geologijaB. Tomljenović

Page 73: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

Lokalna promjena orijentacije glavnih osi naprezanja tijekom boranja (iz Twiss & Moores, 1992)

prije boranja

73Strukturna geologijaB. Tomljenović

tijekom boranja

Page 74: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

IZVORI SLIKA, TABLICA I CRTEŽA:

• Acocella, V., Gudmundsson, A. & Funiciello, R. (2000): Interaction and linkage of extension fractures and normal faults: examples from the rift zone of Iceland.- Journal of Structural Geology, 22, 9, 1233-1246.

• Davis, G.H. & Reynolds, S.J. (1996): Structural Geology of Rocsk and Regions.-John Wiley & Sons, Inc., New York, 776 str.

• DeGraff, J.M. & Aydin, A. (1987): Surface morphology of columnar joints and its significance to mechanics and direction of joint growth.- Geological Society of America, 99, 605-617.

74Strukturna geologijaB. Tomljenović

• Eyal, Y., Gross, M.R., Engelder, T. & Becker, A. (2001): Joint development during fluctuation of the regional stress field in southern Israel.- Journal of Structural Geology, 23, 2/3, 279-296.

• Gillespie, P.A., Walsh, J.J., Watterson, J., Bonson, C.G. & Manzocchi, T. (2001): Scaling relationships of joint and vein arrays from The Burren, Co. Clare, Ireland.- Journal of Structural Geology, 23, 2/3, 183-201.

• McConaughy, D.T., & Engelder, T. (2001): Joint initiation in bedded clastic rocks.- Journal of Structural Geology, 23, 2/3, 203-221.

Page 75: STRUKTURNA GEOLOGIJA - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/PDF Strukturna geologija/04... · Strukturna analiza pukotina u pravilu obuhvaća sljedeće istraživačke postupke:

IZVORI SLIKA, TABLICA I CRTEŽA:

• Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1987): The techniques of modern structural geology, Vol. 1, Strain Analysis.- Academic Press, Oxford, 307 str.

• Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1987): The techniques of modern structural geology, Vol. 2, Folds and fractures.- Academic Press, Oxford, 309-700 str.

• Roberts, J.L. (1989): The Macmillian Field Guide to Geological Structures.-The Macmillian Press Ltd., London, 250 str.

• Rawnsley, K.D., Peacock, D.C.P., Rives, T. & Petit, J-P. (1998): Joints in the Mesozoic sediments around the Bristol Channel Basin.- Journal of Structural

75Strukturna geologijaB. Tomljenović

Mesozoic sediments around the Bristol Channel Basin.- Journal of Structural Geology, 20/12, 1641-1661

• Tomljenović, B. (2002): Strukturne značajke Medvednice i Samoborskog gorja.- Disertacija, Sveučilište u Zagrebu, 208. str.

• Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992): Structural geology.- W.H. Freeman & Co., New York, 532. str.