Falten (Geologie) -Fold (geology)

In Griechenland kommen Falten aus abwechselnden Schichten von Kalkstein und Hornstein vor. Kalkstein und Hornstein wurden ursprünglich als flache Schichten auf dem Boden eines Tiefseebeckens abgelagert. Diese Falten sind durch alpine Deformation entstanden .

In der Strukturgeologie ist eine Falte ein Stapel von ursprünglich ebenen Oberflächen, wie z. B. Sedimentschichten , die während der dauerhaften Verformung gebogen oder gekrümmt werden . Falten in Felsen variieren in der Größe von mikroskopisch kleinen Falten bis zu berggroßen Falten. Sie treten als einzelne isolierte Falten oder in periodischen Sätzen (bekannt als Faltenzüge ) auf . Synsedimentfalten sind solche, die während der Sedimentablagerung gebildet werden.

Falten bilden sich unter unterschiedlichen Belastungsbedingungen , Porendruck und Temperaturgradienten , wie ihre Präsenz in weichen Sedimenten , dem gesamten Spektrum metamorpher Gesteine ​​und sogar als primäre Strömungsstrukturen in einigen magmatischen Gesteinen zeigt . Eine Reihe von Falten, die auf regionaler Ebene verteilt sind, bilden einen Faltengürtel, ein gemeinsames Merkmal orogener Zonen . Falten werden üblicherweise durch Verkürzung vorhandener Schichten gebildet, können aber auch als Folge einer Verschiebung auf einer nicht ebenen Störung ( Störungsbiegefalte ), an der Spitze einer sich ausbreitenden Störung ( Störungsausbreitungsfalte ), durch unterschiedliche Verdichtung oder aufgrund gebildet werden B. über einem Lakkolith . _

Knickbandfalten im Perm von New Mexico, USA
Rainbow Basin- Synklinale in der Barstow-Formation in der Nähe von Barstow, Kalifornien

Terminologie falten

Faltskizze 3D-Modell

Das Faltscharnier ist die Linie, die Punkte maximaler Krümmung auf einer gefalteten Oberfläche verbindet. Diese Linie kann entweder gerade oder gekrümmt sein. Für dieses Merkmal wurde auch der Begriff Scharnierlinie verwendet.

Eine senkrecht zu ihrer Verkürzungsrichtung gesehene Faltfläche kann in Scharnier- und Schenkelabschnitte unterteilt werden, wobei die Schenkel die Flanken der Falte sind und die Scharnierzone dort ist, wo die Schenkel zusammenlaufen. Innerhalb der Scharnierzone liegt der Scharnierpunkt, der Punkt des minimalen Krümmungsradius (maximale Krümmung) der Falte. Der Faltenberg stellt den höchsten Punkt der Faltenoberfläche dar, während das Tal den tiefsten Punkt darstellt. Der Wendepunkt einer Falte ist der Punkt an einem Schenkel, an dem sich die Konkavität umkehrt; bei normalen Falten ist dies der Mittelpunkt des Schenkels .

Flanke & Scharnier

Die axiale Oberfläche ist als eine Ebene definiert, die alle Gelenklinien von gestapelten gefalteten Oberflächen verbindet. Wenn die axiale Oberfläche planar ist, wird sie als axiale Ebene bezeichnet und kann durch Streichen und Einfallen beschrieben werden .

Falten können eine Faltachse haben . Eine Faltenachse „ist die engste Annäherung an eine gerade Linie, die, wenn sie parallel zu sich selbst bewegt wird, die Form der Falte erzeugt.“ (Davis und Reynolds, 1996 nach Donath und Parker, 1964; Ramsay 1967). Eine Falte, die durch eine Faltachse erzeugt werden kann, wird Zylinderfalte genannt . Dieser Begriff wurde erweitert, um nahezu zylindrische Falten einzuschließen. Oft ist die Faltachse die gleiche wie die Scharnierlinie.

Beschreibende Merkmale

Faltgröße

Kleinere Falten sind ziemlich häufig in Aufschlüssen zu sehen; größere Falten sind selten, außer in den trockeneren Ländern. Minor Folds können jedoch oft den Schlüssel zu den Major Folds liefern, mit denen sie verwandt sind. Sie spiegeln die gleiche Form und den gleichen Stil wider, die Richtung, in der die Verschlüsse der Hauptfalten liegen, und ihre Spaltung zeigt die Lage der axialen Ebenen der Hauptfalten und ihre Umkipprichtung an

Faltenform

Chevron-Falten, Irland

Eine Falte kann wie ein Chevron geformt sein , mit ebenen Gliedern, die sich an einer Winkelachse treffen , als Höcker mit gekrümmten Gliedern, als Kreis mit einer gekrümmten Achse oder als Ellipse mit ungleicher Wellenlänge .

Faltendichte

Winkel zwischen den Extremitäten

Die Faltenstraffheit wird durch die Größe des Winkels zwischen den Gliedmaßen der Falte (gemessen tangential zur gefalteten Oberfläche an der Beugungslinie jedes Glieds) definiert, der als Zwischengliedwinkel bezeichnet wird. Sanfte Falten haben einen Winkel zwischen den Gliedmaßen zwischen 180° und 120°, offene Falten reichen von 120° bis 70°, geschlossene Falten von 70° bis 30° und enge Falten von 30° bis 0°. Isoklines oder isoklinale Falten haben einen Winkel zwischen den Gliedmaßen zwischen 10° und null, mit im Wesentlichen parallelen Gliedern.

Symmetrie falten

Nicht alle Falten sind auf beiden Seiten der Faltachse gleich. Diejenigen mit Gliedmaßen von relativ gleicher Länge werden als symmetrisch bezeichnet , und diejenigen mit stark ungleichen Gliedmaßen als asymmetrisch . Asymmetrische Falten haben im Allgemeinen eine Achse in einem Winkel zu der ursprünglichen ungefalteten Oberfläche, auf der sie sich gebildet haben.

Facing und Vergenz

Die Vergenz wird in einer Richtung senkrecht zur Faltachse berechnet.

Klassen im Deformationsstil

Ramsay-Klassifizierung von Falten durch Konvergenz von Dip-Isogonen (rote Linien).

Falten, die eine gleichmäßige Schichtdicke beibehalten, werden als konzentrische Falten klassifiziert. Diejenigen, die dies nicht tun, werden ähnliche Falten genannt . Ähnliche Falten neigen dazu, eine Ausdünnung der Gliedmaßen und eine Verdickung der Gelenkzone zu zeigen. Konzentrische Falten werden durch Verziehen durch aktives Knicken der Schichten verursacht, während sich ähnliche Falten normalerweise durch eine Art Scherströmung bilden, bei der die Schichten nicht mechanisch aktiv sind. Ramsay hat ein Klassifikationsschema für Falten vorgeschlagen, das oft verwendet wird, um Falten im Profil zu beschreiben, basierend auf der Krümmung der inneren und äußeren Linien einer Falte und dem Verhalten von Neigungsisogonen . das heißt Linien, die Punkte gleicher Neigung auf benachbarten gefalteten Oberflächen verbinden:

Ramsay-Klassifikationsschema für Falten
Klasse Krümmung C Kommentar
 1 C innen > C außen Dip-Isogone konvergieren
    1A Orthogonale Dicke am Gelenk schmaler als an den Gliedmaßen
    1B Parallele Falten
    1C Orthogonale Dicke an den Gliedmaßen schmaler als am Gelenk
 2 C innen = C außen Dip-Isogone sind parallel: ähnliche Falten
 3 C innen < C außen Dip-Isogone divergieren

Arten von Falten

Eine Antiklinale in New Jersey
Eine Monokline am Colorado National Monument
Liegeradfalte, King Oscar Fjord

Linear

  • Antiklinale : linear, Schichten fallen normalerweise von der axialen Mitte weg, älteste Schichten in der Mitte, unabhängig von der Ausrichtung.
  • Synklinale : linear, Schichten fallen normalerweise zur Achsenmitte hin ein, jüngste Schichten unabhängig von der Ausrichtung in der Mitte.
  • Antiform : linear, Schichten fallen vom Achsenzentrum weg, Alter unbekannt oder invertiert.
  • Synform : linear, Schichten tauchen zum Achsenzentrum hin ein, Alter unbekannt oder invertiert.
  • Monokline : linear, Schichten tauchen in einer Richtung zwischen horizontalen Schichten auf jeder Seite ein.
  • Liegend: Lineare, in einem niedrigen Winkel orientierte Faltenachsenebene, was zu umgestürzten Schichten in einem Schenkel der Falte führt.

Sonstiges

  • Kuppel : nichtlinear, Schichten fallen in alle Richtungen vom Zentrum weg, älteste Schichten in der Mitte.
  • Becken : nichtlinear, Schichten fallen in alle Richtungen zur Mitte hin ein, jüngste Schichten in der Mitte.
  • Chevron : Winkelfalte mit geraden Schenkeln und kleinen Scharnieren
  • Absacken: typischerweise monoklin, das Ergebnis einer unterschiedlichen Verdichtung oder Auflösung während der Sedimentation und Lithifizierung.
  • Ptygmatisch: Falten sind chaotisch, zufällig und unzusammenhängend. Typisch für Sedimenteinbruchsfaltung, Migmatiten und Decollement-Ablösungszonen.
  • Parasitär: Kurzwellige Falten, die innerhalb einer Faltenstruktur mit größerer Wellenlänge gebildet werden – normalerweise verbunden mit Unterschieden in der Schichtdicke
  • Disharmonisch: Falten in benachbarten Schichten mit unterschiedlichen Wellenlängen und Formen

(Eine Homokline beinhaltet Schichten, die in die gleiche Richtung eintauchen, jedoch nicht unbedingt eine Faltung.)

Ursachen des Faltens

Falten erscheinen auf allen Skalen, in allen Gesteinsarten , auf allen Ebenen in der Kruste . Sie entstehen aus einer Vielzahl von Ursachen.

Schichtparalleles Kürzen

Kastenfalte in der La Herradura-Formation , Morro Solar , Peru

Wenn eine Folge von geschichteten Gesteinen parallel zu ihrer Schichtung verkürzt wird, kann diese Verformung auf verschiedene Weise ausgeglichen werden, durch homogene Verkürzung, umgekehrte Verwerfung oder Faltung. Die Reaktion hängt von der Dicke der mechanischen Schichtung und dem Eigenschaftskontrast zwischen den Schichten ab. Beginnt die Schichtung zu falten, ist auch der Faltstil von diesen Eigenschaften abhängig. Isolierte dicke kompetente Schichten in einer weniger kompetenten Matrix steuern die Faltung und erzeugen typischerweise klassische abgerundete Buckelfalten, die durch Verformung in der Matrix aufgenommen werden. Bei regelmäßigem Wechsel von Schichten mit kontrastierenden Eigenschaften, wie Sandstein-Schiefer-Folgen, entstehen normalerweise Knickbänder, Kastenfalten und Chevron-Falten.

Rollover Antiklinale
Rampe Antiklinale
Fault-Propagation-Falte

Störungsbedingtes Falten

Viele Falten stehen in direktem Zusammenhang mit Verwerfungen, verbunden mit ihrer Ausbreitung, Verschiebung und der Aufnahme von Dehnungen zwischen benachbarten Verwerfungen.

Faltung der Fehlerbiegung

Verwerfungsbiegungsfalten werden durch Verschiebung entlang einer nicht planaren Verwerfung verursacht. Bei nicht vertikalen Verwerfungen verformt sich das Hangende, um die Fehlanpassung über die Verwerfung hinweg auszugleichen, wenn die Verschiebung fortschreitet. Verwerfungsfalten treten sowohl bei Dehnungs- als auch bei Schubverwerfungen auf. Darüber hinaus bilden listrische Verwerfungen Rollover-Antiklinalen in ihren hängenden Wänden. Bei Überschiebungen bilden sich Rampenantiklinalen immer dann, wenn eine Überschiebungsstörung den Abschnitt von einer Ablösungsebene zur anderen schneidet. Eine Verschiebung über diese Rampe mit höherem Winkel erzeugt die Faltung.

Faltung der Fehlerausbreitung

Verwerfungsausbreitungsfalten oder Spitzenlinienfalten werden verursacht, wenn eine Verschiebung auf einer bestehenden Verwerfung ohne weitere Ausbreitung auftritt. Sowohl bei umgekehrten als auch bei normalen Fehlern führt dies zu einer Faltung der darüber liegenden Sequenz, oft in Form einer Monokline .

Ablösung faltbar

Wenn sich eine Überschiebung ohne weitere Verwerfungsausbreitung weiter über eine planare Ablösung verlagert, können sich Ablösungsfalten bilden, typischerweise vom Typ einer Kastenfalte. Diese treten im Allgemeinen über einer guten Ablösung auf, wie im Juragebirge , wo die Ablösung auf Evaporiten der mittleren Trias auftritt .

Falten in Scherzonen

Rechtssinnige Scherfalten in Myloniten innerhalb einer Scherzone , Cap de Creus

Scherzonen, die sich einer einfachen Scherung annähern, enthalten typischerweise geringfügige asymmetrische Falten, wobei die Richtung des Umkippens mit dem gesamten Schersinn übereinstimmt. Einige dieser Falten haben stark gekrümmte Scharnierlinien und werden als Hüllenfalten bezeichnet . Falten in Scherzonen können vererbt, aufgrund der Orientierung der Schichtung vor der Scherung oder aufgrund von Instabilität innerhalb der Scherströmung gebildet werden.

Einfalten von Sedimenten

Kürzlich abgelagerte Sedimente sind normalerweise mechanisch schwach und neigen zur Remobilisierung, bevor sie lithifiziert werden, was zu einer Faltung führt. Um sie von Falten tektonischen Ursprungs zu unterscheiden, werden solche Strukturen als synsedimentär (während der Sedimentation gebildet) bezeichnet.

Einbruchsfaltung: Wenn sich in schlecht konsolidierten Sedimenten Einbrüche bilden, werden sie während ihrer Einlagerung häufig gefaltet, insbesondere an ihren Vorderkanten. Die Asymmetrie der Einbruchsfalten kann verwendet werden, um Paläoslope-Richtungen in Sequenzen von Sedimentgesteinen zu bestimmen.

Entwässerung: Eine schnelle Entwässerung von sandigen Sedimenten, möglicherweise ausgelöst durch seismische Aktivität, kann zu einer verschlungenen Bettung führen.

Verdichtung: Falten können in einer jüngeren Sequenz durch unterschiedliche Verdichtung über älteren Strukturen wie Verwerfungsblöcken und Riffen erzeugt werden .

Magmatisches Eindringen

Die Einlagerung magmatischer Intrusionen neigt dazu, das umgebende Landgestein zu deformieren . Bei hochgradigen Intrusionen nahe der Erdoberfläche konzentriert sich diese Verformung über der Intrusion und nimmt häufig die Form einer Faltung an, wie bei der oberen Oberfläche eines Laccolithen .

Fließfaltung

Fließfaltung: Darstellung der Wirkung einer vorrückenden Rampe aus starrem Gestein in nachgiebige Schichten. Oben: geringer Widerstand durch eine Rampe: Schichten werden nicht in der Dicke verändert; Unten: Hoher Luftwiderstand: Die untersten Schichten neigen zum Zerknittern.

Die Nachgiebigkeit von Gesteinsschichten wird als Kompetenz bezeichnet : Eine kompetente Gesteinsschicht oder ein Gesteinsbett kann einer aufgebrachten Last standhalten, ohne zusammenzubrechen, und ist relativ stark, während eine inkompetente Schicht relativ schwach ist. Wenn sich Gestein wie eine Flüssigkeit verhält, wie im Fall von sehr schwachem Gestein wie Steinsalz oder jedem Gestein, das tief genug vergraben ist, zeigt es typischerweise eine Fließfaltung (auch passive Faltung genannt , weil wenig Widerstand geboten wird): Die Schichten erscheinen unverzerrt verschoben und nahmen jede Form an, die ihnen von umgebenden starreren Felsen aufgeprägt wurde. Die Schichten dienen lediglich als Markierungen der Faltung. Eine solche Faltung ist auch ein Merkmal vieler magmatischer Intrusionen und Gletschereises .

Faltmechanismen

Das Falten von Gesteinen muss die Verformung von Schichten mit der Erhaltung des Volumens in einer Gesteinsmasse ausgleichen. Dies geschieht durch mehrere Mechanismen.

Biegeschlupf

Biegegleiten ermöglicht ein Falten, indem ein schichtparalleles Gleiten zwischen den Schichten der gefalteten Schichten erzeugt wird, was insgesamt zu einer Verformung führt. Eine gute Analogie ist das Biegen eines Telefonbuchs, bei dem die Volumenerhaltung durch einen Schieber zwischen den Seiten des Buchs erreicht wird.

Die Falte, die durch die Kompression kompetenter Gesteinsbetten gebildet wird, wird als "Biegefalte" bezeichnet.

Knicken

Typischerweise wird angenommen, dass das Falten durch einfaches Knicken einer ebenen Oberfläche und ihres begrenzenden Volumens auftritt. Die Volumenänderung wird durch schichtparalleles Verkürzen des Volumens aufgenommen, das in der Dicke zunimmt . Das Falten unter diesem Mechanismus ist typisch für einen ähnlichen Faltstil, da verdünnte Glieder horizontal verkürzt werden und verdickte Scharniere dies vertikal tun.

Massenverschiebung

Wenn die Faltungsverformung nicht durch einen Biegeschlupf oder eine Volumenänderungsverkürzung (Knicken) aufgenommen werden kann, werden die Steine ​​im Allgemeinen aus dem Spannungspfad entfernt. Dies wird durch Druckauflösung erreicht , eine Art metamorpher Prozess, bei dem sich Gesteine ​​verkürzen, indem sie Bestandteile in Bereichen mit hoher Spannung auflösen und sie in Bereichen mit geringerer Spannung wieder ablagern. Auf diese Weise erzeugte Falten sind Beispiele in Migmatiten und Bereichen mit einer starken axialen planaren Spaltung .

Faltmechanik

Falten im Gestein bilden sich um das Belastungsfeld herum , in dem sich die Gesteine ​​befinden, und um die Rheologie oder Methode der Reaktion auf Belastung des Gesteins zu dem Zeitpunkt, zu dem die Belastung ausgeübt wird.

Die Rheologie der zu faltenden Schichten bestimmt charakteristische Merkmale der Falten, die im Feld gemessen werden. Gesteine, die sich leichter verformen, bilden viele Falten mit kurzer Wellenlänge und hoher Amplitude. Gesteine, die sich nicht so leicht verformen, bilden langwellige Falten mit geringer Amplitude.

Wirtschaftliche Auswirkungen

Bergbauindustrie

Antiklinale Ölfalle

Gesteinsschichten, die sich zu einem Scharnier falten, müssen große Verformungen in der Scharnierzone aufnehmen. Dadurch entstehen Hohlräume zwischen den Schichten. Diese Hohlräume und insbesondere die Tatsache, dass der Wasserdruck in den Hohlräumen geringer ist als außerhalb, wirken als Auslöser für die Ablagerung von Mineralien. Dieser Prozess ist in der Lage, über Millionen von Jahren große Mengen an Spurenelementen aus großen Gesteinsflächen zu sammeln und an sehr konzentrierten Orten abzulagern. Dies kann ein Mechanismus sein, der für die Venen verantwortlich ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es bei der Suche nach Adern wertvoller Mineralien ratsam sein könnte, nach stark gefaltetem Gestein zu suchen, und dies ist der Grund, warum die Bergbauindustrie sehr an der Theorie der geologischen Faltung interessiert ist.

Öl Industrie

Antiklinale Fallen werden durch Falten von Gestein gebildet. Wenn zum Beispiel eine poröse Sandsteineinheit, die mit Schiefer mit geringer Permeabilität bedeckt ist, zu einer Antiklinale gefaltet wird, kann sie Kohlenwasserstoffe enthalten, die im Kamm der Falte eingeschlossen sind. Die meisten antiklinalen Fallen entstehen durch seitlichen Druck, der die Gesteinsschichten faltet, können aber auch durch Verdichtung von Sedimenten entstehen.

Siehe auch

Anmerkungen

Weiterlesen

Externe Links