Structurile tectonice particulare

Structurile tectonice particulare

In aceasta categorie se includ o serie de structuri cu dezvoltare mai restransa si anume; knick- urile, cutele parazite, budinele, structurile ptygmatice si diapirele.

1. Knick-urile

Sunt structuri asa - zise de kink bands de talie redusa cu raza de curbura nula sau foarte usoara si flancurile plane (fig. 3). Ele au fost descrise pentru prima data de catre Clough (1897). Dimensional ele pot atinge lungimi de unda de la 1 mm si pana la 10 cm, dar intalnindu-se si structuri de sute de metri, asa cum au fost descrise de catre Collomb si Donzeau (1974). Antreneaza mai ales seriile plastice cu alternanta regulata si cu o sistozitate pronuntata, intalnindu-se frecvent in seriile cristalofiliene. In fapt, structurile de kink bands (benzi frante) reprezinta niste flexuri abrupte sau fracturi. Dupa unii autori, se formeaza printr-un fenomen de frangere (kniking) a planelor de sistozitate (clivaj) sau prin largirea continua a unor flexuri (fig. 4).

In laborator, exerientele lui Donath (1961) si Anderson (1964, 1974) au reusit sa reproduca structuri de kink bands in filite prin compresiuni paralele sau subparalele la planul de sistozitate. Dewey (1965) a descris patru tipuri de asemenea structuri si anume; benzi frante de tractiune a jointurilor (joint drag kink bands); benzi frante de segregare (segregation kink bands); pelitice (pelitic kink bands) si de forfecare (shear kink bands). Se considera ca geneza structurilor de kink bands este specifica etapelor tarzii din sirul deformarilor unei stive de roci. Pentru detalii privind clasificarea si procesele genetice ale structurilor respective se poate consulta sinteza de geologie structurala a lui Ramsay si Huber (1987).

2. Cutele parazite si budinele

Cutele parazite. In complexele stratificate, supuse compresiunilor, alaturi de cutele majore pot apare si cute minore. Similitudinea dintre vergenta axelor cutelor minore si a cutei majore a fost observata pentru prima data de catre Pumpell (1894). Asemenea cute au fost denumite initial drept cute de tractiune (drag folds; Leith, 1923), in prezent aparand sub numele curent de cute parazite (parasitic folds).

Denumirea de cute de tractiune a plecat de la convingerea ca ele se formeaza printr-o alunecare a stratului incompetent in lungul planului de stratificatie, in timp ce cuta majora are drept cauza alunecarea cu flexionare; denumirea de cute parazite o datoram lui Shearman. Mecanismul formarii cutelor minore prin alunecare - tractiune a fost contestata pentru motivul ca acestea ar trebui sa lipseasca in zona axiala a cutei majore, unde alunecarea devine 0 de la un maximum in flancurile acesteia. Or, acest lucru nu se intampla; in zona axiala a cutelor majore, cutele minore sunt prezente avand un caracter simetric. Se considera ca obiectiunea sus - mentionata nu anuleaza existenta mecanismului, iar prezenta cutelor minore simetrice in axul cutelor majore se pune pe seama unei aplatizari care urmeaza flexionarii produse din momentul in care stress - ul de compresiune face mai mult de 45s cu inclinarea stratului competent (fig. 5).

Ramberg (1964) a demonstrat ca in cazul structurilor minore, formate pe seama stratelor competente subtiri, acestea se cuteaza inaintea formarii cutelor majore; pe parcursul formarii cutei majore, cutele minore de pe flancuri devin asimetrice, in timp ce, cele din zona axiala raman simetrice (fig. 6); dupa datele lui Ramberg, caracterul asimetric provine din antrenarea cutelor parazite din

flancuri dupa un cuplu tensional aplicat cutelor originar simetrice.

Fig. 6. Cute parazite in strate competente de calcare devoniene - Anglia (din De Sitter, 1969): a si b - schematizare indicand caracterul simetric al cutelor minore in axul cutei majore si asimetric in flancuri.

Budinele si structurile de ingrosare - subtiere. Sunt structuri care se dezvolta in conditii speciale, pe seama intercalatiilor de roci dure in suita unor formatiuni plastice. Termenul de budine a fost utilizat pentru prima data de catre Lohest (1909), pentru structuri observate in depozite devoniene metamorfozate din Ardeni; era vorba de gresii fractionate in corpuri, separate de vine de cuart; budinele fusesera, de fapt, observate anterior de catre Ramsay (1866) si Harker (1889), dar Lohest este cel care foloseste pentru prima data termenul intrat in uz.

Ramberg (1955) si Wilson (1961) au atras atentia insa, ca de multe ori termenul de budine a fost gresit utilizat pentru ca el se refera la corpuri rectangulare detasate si incluse intr-o masa de roci plastice. Ele se deosebesc de structurile de ingrosare - subtiere care premerg formarea adevaratelor budine si care in terminologia anglo - saxona poarta numele de pinch and swell structure; terminologia privind structurile de ingrosare subtiere cat si asupra budinelor este redata in figurile 7 si 8.

Diversele aspecte pe care le imbraca aceste structuri reflecta comportarea rheologica a stratului competent de la una fragila, care determina aparitia unor fracturi de tensiune, pana la comportamentul ductil cand separarea incepe prin gatuire (necking). Geometria budinelor depinde de comportarea rheologica a stratului si de tipul de ruptura care poate fi de tensiune sau de forfecare; cele mai

frecvente sunt budinele de forma cilindrica; Wegman (1932) a descris si budine in forma de tablete de ciocolata (fig. 9).

Pe langa acestea, sunt consemnate si budine romboidale de catre Cloos (1947) si Belousov (1952). In aceste cazuri s-au propus mai multe mecanisme; se banuieste ca este vorba de o fracturare a stratelor competente dupa plane oblice fata de stratificatie. Unii autori presupun ca budinele romboidale pot proveni din cele rectangulare in urma unui proces de rotatie; in acest proces, budinele suporta o

rotatie mai redusa decat a stratului, motiv pentru care ele capata o dipozitie en echelon, devenind de forma romboidala. In fine, exista si parerea dupa care budinele romboidale sunt generate prin clivaj in procesul de cutare. Asemenea budine au fost obtinute si experimental de catre Ghosh si Ramberg (1976).

Reproducerea procesului de budinare in conditii de laborator a fost incercata de catre Griggs si Handen care au obtinut structuri cilindrice de tip budine sub actiunea presiunii de confinare; in aceste experimente, nucleul intern al unor dolomite mai putin ductile decat calcarele in care erau incluse a suferit o fracturare, rezultand corpuri cilindrice aproximativ egale; acestea sunt separate de fracturi de

forfecare sau de tensiune. Paterson si Weiss(1968) au obtinut budinarea unor intercalatii de cuart in masa de filite la o presiune de 5 kbari si la temperatura camerei; au avut dimensiuni reduse incat nu s-a putut observa mecanismul detasarii.

Experimente in conditii analoage formarii budinelor si structurilor de ingrosare - subtiere au fost incercate si de catre Ramberg (1955) si Woldekidan (1982); s-au utilizat materiale cu proprietati rheologice care sa simuleze intercalatiile competente intr-o masa plastica. Rezultatele au aratat ca atat budinele cat si structurile de ingrosare - subtiere sunt rezultatul compresiunilor la unghi mare fata de stratificatie. In timp ce matricea incompetenta sufera o deformare normala prin intindere, stratul competent sufera o gatuire determinand structurile de pinch and swell intr-o prima etapa, urmata apoi de o fracturare care separa budinele.

Aceleasi experiente au aratat ca, cu cat competenta este mai mare cu atat budinele vor fi mai rectangulare; evolutia genetica a acestui proces a fost schitata de catre Wegmann (1932) si Ramberg (1955; fig. 10).

Trebuie sa mai notam ca din datele experimentale, Ramberg (1954) si Voight (1965) au dedus si relatiile dupa care se poate calcula lungimea budinelor. Redam mai jos relatia lui Voight, dupa care:

in care t1 reprezinta grosimea stratului competent; t2 si t3 grosimile stratelor incompetente; (μ - vascozitatea; c este o constanta; SL - forta de rezistenta a stratului competent.

Din relatia lui Voight se deduce ca lungimea budinelor este proportionala cu forta de rezistenta a stratului competent si invers proportionala cu rata stress - ului aplicat matricei incompetente. Observatiile deduse din experimente au aratat apoi ca, in procesul de budinare, are loc un transfer de stress din matricea incompetenta in stratul competent. Conform teoriei stress - ul de intindere, intr-un segment de strat creste de la un minimum la extremitati spre un maximum aflat in centrul segmentului. Astfel, budinajul se dezvolta prin fracturari succesive ale segmentelor in punctele mediane, pana ce stratul este redus la segmente corespunzatoare budinelor, toate acestea fiind mai scurte decat o anumita lungime critica. Lungimea critica este aceea pentru care rezistenta la rupere prin intindere a stratului este egala sau mai mare decat stress - ul in punctul median.

Sa notam, in final ca, de frecvente ori, atat structurile de ingrosare - subtiere cat si budinele pot suporta intr-o etapa ulterioara formarii procese compresive de cutare in care tensiunile sunt orientate paralel cu stratul (fig. 11); in asemenea cazuri structurile de ingrosare - subtiere capata aspect de 'carlig de peste' (fish - hook folds), iar budinele isi pastreaza forma lor rectangulara dar capata tendinte de

incalecare cu aspect de stivuire (fig. 12). De retinut deci ca oricare ar fi forma lor, structurile in cauza sunt rezultatul aplatizarii unui strat competent intr-o succesiune de strate incompetente in conditiile in care inclinarea este mare, astfel incat compresiunea se exercita perpendicular sau aproape perpendicular (Mattauer, 1980).