WSTĘP

Tektonika - to dział geologii zajmujący się budową skorupy ziemskiej, procesami prowadzącymi do ich deformacji oraz ich przyczynami i skutkami. Zadaniem geologii strukturalnej jest rozpoznawanie, opis i klasyfikacja struktur tektonicznych, jak również określenie mechanizmu i przyczyn ich powstania. Głównym przedmiotem rozważań w naszym przewodniku będą drobne struktury tektoniczne - czyli takie, które dadzą się obserwować gołym okiem bezpośrednio w odsłonięciu. Nazywane są inaczej mezostrukturami w odróżnieniu od makrostruktur - czytelnych w skali mapy - oraz mikrostruktur - rozpoznawalnych pod mikroskopem, a zaliczanych do petrotektoniki. 

Praca tektonika, w której najistotniejszy jest fachowy opis najdrobniejszych struktur występujących w terenie, najbardziej przypomina zadanie detektywa sądowego, polegające na wstępie na zebraniu dowodów na miejscu przestępstwa. Kolejnym etapem pracy w obu przypadkach jest powiązanie ze sobą wszystkich faktów i przedstawienie najbardziej prawdopodobnego scenariusza, prowadzącego do powstania - odpowiednio - danej struktury geologicznej lub przestępstwa. W pierwszej części rozdziału dotyczącego mezostruktur zajmiemy się geometrią i warunkami odkształcenia, następnie rozpoznawaniem drobnych struktur ciągłych i nieciągłych oraz odtwarzaniem procesów prowadzących do ich powstania.

Wszystkie deformacje, czyli odkształcenia, jakie mają miejsce w skorupie ziemskiej odbywają się w trójosiowym polu naprężeń. Przez naprężenie rozumiemy siłę działającą na jednostkę powierzchni i mierzymy ją np. w kg/m lub Pa (paskalach).  Osie naprężeń opisujemy zwykle jako  . Dla powstałych w nim odkształceń obrazowanych graficznie trójosiową elipsoidą używamy często symboliki A, B i C (gdzie C oznacza najkrótszą oś elipsoidy odkształceń, wzdłuż której miało miejsce największe skrócenie). Ponieważ o naprężeniach wnioskujemy na podstawie odkształceń, w praktyce często utożsamiamy kierunki, wzdłuż których działały naprężenia i kierunki, wzdłuż których miały miejsce odkształcenia . Oś największego naprężenia - - nazywana też osią kompresji (kierunek, wzdłuż którego wartość siły działającej na jednostkę powierzchni jest największa). Oś jest określana jako oś naprężenia pośredniego, zwanego inaczej neutralnym. Co do naprężenia działającego wzdłuż osi możemy powiedzieć, że względem pozostałych jest ono najmniejsze, jednak zwykle nie wiemy, czy jego wartość jest dodatnia, czy ujemna, tzn., czy wzdłuż tego kierunku miało miejsce rozciąganie, czyli tensja, czy tylko najmniejsze ściskanie. Nie mogąc odpowiedzieć na pytanie, czy dana struktura powstała na skutek rozciągania, czy też pod wpływem ściskania w płaszczyźnie prostopadłej (efekt końcowy będzie w obu przypadkach zbliżony) - mówimy o ekstensji, czyli o rozciąganiu względnym.

Układ naprężeń i elipsoida odkształceń

Tensja i ekstensja

rombowa	jednoskośna	trójskośna
	Symetria pola naprężeń

Symetria pola naprężeń Układ naprężeń może być różnie zorientowany względem powierzchni Ziemi: jeżeli jedna z osi jest pionowa a pozostałe dwie poziome, to mówimy o symetrii rombowej, jeżeli jedna oś jest pozioma, a pozostałe odchylone od pionu i poziomu - to mówimy o symetrii jednoskośnej, natomiast jeśli wszystkie osie wykazują odchylenie od pionu i poziomu - to taką symetrię określamy jako trójskośną. W praktyce to odchylenie zwykle nie przekracza 10, a może być np. skutkiem jednostronnego nacisku poziomego typowego dla fałdowań płaszczowinowych, odpowiedzialnego za skręcenie układu do symetrii jednoskośnej, lub obecnością ciała magmowego w podłożu w podłożu wytwarzającego niekiedy dość znaczne anomalie grawimetryczne i nadającego polu naprężeń symetrię trójskośną.

Skały, w których będziemy rozpatrywać naprężenia ogólnie możemy podzielić na izotropowe, czyli takie, które wykazują takie same własności mechaniczne wzdłuż trzech prostopadłych do siebie kierunków, oraz anizotropowe, których własności są różne w różnych kierunkach. W naturze większość skał osadowych jest anizotropowa, gdyż sedymentacja odbywa się pod wpływem grawitacji, której konsekwencją jest uławicenie, a i pozornie jednorodne ciała magmowe - np. granity - są pocięte spękaniami o różnej gęstości, co czyni je również anizotropowymi. Te same czynniki, które są odpowiedzialne za anizotropowość skał sprawiają, że skała w naturze ma zdecydowanie mniejszą wytrzymałość na zniszczenie niż niewielkich rozmiarów monolityczna próbka laboratoryjna, pozbawiona powierzchni ławicowych, spękań itp.

Jeżeli pole naprężeń charakteryzuje się identycznymi wartościami wzdłuż trzech prostopadłych kierunków - to mówimy o hydrostatycznych warunkach odkształcenia. Szczególną wartość w tektonice mają te elementy strukturalne, których orientacja jest zgodna z osią odkształcenia B (i na podstawie której wnioskujemy o położeniu osi naprężenia ), a którą nazywamy lineacją B i której przykłady zostaną omówione w dalszej części rozdziału. Mówiąc o odkształceniach nie możemy się ograniczać tylko do geometrii, gdyż równie istotny jest ich charakter, tzn., czy są to deformacje kruche, czy podatne. Ten charakter odkształceń jest uzależniony od dwóch zmiennych: własności deformowanego ośrodka oraz warunków deformacji. Skały o charakterze podatnym to takie, które mają dużą zdolność do odkształceń ciągłych, a warunki podatne - to te, w których skały wykazują takie własności (np. przy podwyższonym ciśnieniu i temperaturze). Skały kruche i warunki kruche - to takie, w których względnie łatwo następuje zniszczenie. Przykładem skał kruchych i deformacji kruchych mogą być gruboławicowe piaskowce kwarcytyczne odkształcane w warunkach powierzchniowych (normalnych), zaś skał podatnych - słabo zdiagenezowane łupki mułowcowe fałdowane na powierzchni Ziemi lub gnejsy odkształcane w warunkach metamorficznych.

Charakter deformacji może się również zmieniać w czasie, w miarę ich postępu, tzn., że pod wpływem obciążenia, po wyczerpaniu możliwości dalszego odkształcenia ciągłego - skała (tak, jak próbka laboratoryjna) nabiera cech materiału kruchego i ulega zniszczeniu. Czas jest więc też istotną zmienną wpływającą na charakter odkształcenia: pod wpływem stałego naprężenia (np. obciążenia) skała może ulec najpierw deformacjom ciągłym, a w dalszej kolejności - zniszczeniu. Zjawisko odkształcania się skał zachodzące w czasie przy stałych wartościach naprężeń nazywamy pełzaniem. 

Do czynników zewnętrznych mających wpływ na własności skał i przebieg procesu zniszczenia, z których dotychczas wymieniliśmy temperaturę, ciśnienie otaczające i czas, należy jeszcze dodać ciśnienie porowe wody, ułatwiające zniszczenie. Oznacza to, że skały nasycone wodą będą ulegały łatwiej zniszczeniu niż skały suche, gdyż woda - w przeciwieństwie do gazów wypełniających pory w suchej skale - jest nieściśliwa i nie może rozładowywać naprężeń, lecz jedynie je przenosić.

Informacje o uzupełnieniach oraz sprostowania i uwagi proszę kierować do webmastera

Data ostatniej zmiany: 12.10.2001

Polskie znaki kodowane są zgodnie z normą ISO-8859-2