구조 지질학

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구조 지질학은 암석 단위의 변형 이력에 대한 3차원 분포에 대한 연구이다.구조 지질학의 주요 목표는 암석의 변형(변형) 이력에 대한 정보를 밝혀내고 궁극적으로 관측된 변형과 기하학적 구조를 초래한 응력장을 이해하기 위해 오늘날의 암석 기하학적 측정을 사용하는 것이다.응력장의 역학에 대한 이러한 이해는 지질학적 과거의 중요한 사건과 연관될 수 있다. 공통의 목표는 판구조론에 의한 지역적으로 광범위한 암석 변형 패턴(예: 산간 건물, 강선)과 관련하여 특정 지역의 구조적 진화를 이해하는 것이다.

용도와 중요성

지질 구조에 대한 연구는 석유 지질학과 광산 ^[1]지질학 모두에서 경제 지질학에서 가장 중요한 역할을 해왔다.접히고 단층된 암석 지층은 보통 석유와 천연가스와 같은 액체를 축적하고 농축하는 트랩을 형성합니다.마찬가지로, 단층 및 구조적으로 복잡한 지역은 열수성 유체의 투과 구역으로 주목되며, 그 결과 염기 및 귀금속 광상의 집중 구역이 발생한다.다양한 금속을 포함하는 광물의 광맥은 구조적으로 복잡한 지역의 단층과 균열을 차지한다.이러한 구조적인 분열과 단층대는 종종 침입 화성암과 함께 발생한다.그것들은 또한 종종 지질학적 암초 단지 주변에서 발생하며 고대의 싱크홀과 같은 붕괴된 특징들에서도 발생한다.금, 은, 구리, 납, 아연 및 기타 금속의 광상은 일반적으로 구조적으로 복잡한 지역에 위치합니다.

구조 지질학은 자연 암석의 물리적, 기계적 특성과 관련된 공학 지질학의 중요한 부분이다.단층, 접힘, 박리 및 접합과 같은 구조적 직물과 결함은 댐, 도로 절단, 노천 갱도, 지하 갱도 또는 도로 터널과 같은 인간 공학 구조물의 안정성에 영향을 미칠 수 있는 암석의 내부 약점이다.

지진 위험을 포함한 지질학적 위험은 구조 지질학과 ^[2]지형학의 조합을 조사해야만 조사할 수 있다.또한 동굴, 잠재적 싱크홀 또는 기타 붕괴 특징 위에 위치한 카르스트 풍경 영역은 이러한 과학자들에게 특히 중요하다.또한 급경사 지역은 붕괴나 산사태의 위험이 있습니다.

환경 지질학자와 수문 지질학자는 지질학 현장이 지하수 흐름과 침투에 어떤 영향을 미치는지 이해하기 위해 구조 지질학의 원칙을 적용할 필요가 있다.예를 들어, 수문 지질학자는 폐기물 처리장에서 독성 물질이 누출되고 있는지 또는 소금물이 대수층에 스며들고 있는지 확인해야 할 수 있다.

판구조론은 지각판의 분리와 충돌을 통해 대륙의 움직임을 설명하는 1960년대에 개발된 이론이다.이것은 어떤 의미에서 행성 규모의 구조 지질학이며, 구조 지질학 전반에 걸쳐 지구, 지역 및 국지적 규모의 ^[3]특징을 분석하고 이해하기 위한 프레임워크로 사용됩니다.

방법들

구조 지질학자들은 (첫 번째) 암석 기하학을 측정하고 (두 번째) 암석의 변형 이력을 재구성하며 (세 번째) 변형을 초래한 응력장을 추정하기 위해 다양한 방법을 사용한다.

기하학

구조지질을 위한 1차 데이터 세트가 현장에서 수집됩니다.구조 지질학자들은 다양한 평면 형상(침대 평면, 편파 평면, 접힘 축 평면, 단층 평면 및 접합)과 선형 형상(광물이 연성적으로 확장되는 늘어진 선, 접힘 축 및 교차 선, 다른 평면 표면에서의 평면 형상의 흔적)을 측정합니다.

측정 규칙

지질학에서 평면 구조의 기울기는 타격과 침하를 통해 측정된다.타격은 평면 형상과 수평면 사이의 교차선이며, 하향은 타격에 대한 직각에서의 수평 이하의 기울기 크기이다.예를 들어, N25E,45SE로 기록된, 북에서 동쪽으로 25도, 남동쪽으로 45도 기울기 등입니다.
또는 절대적이므로 딥 및 딥 방향을 사용해도 된다.딥 방향은 360도로 측정되며 일반적으로 북쪽에서 시계 방향으로 측정됩니다.예를 들어 방위각 115도 방향으로 45도 기울기를 45/115로 기록합니다.이것은 위와 같은 것에 주의해 주세요.

hade라는 용어는 때때로 사용되며 수직(90°-dip)에서 평면의 편차입니다.

접이식 축 폭락은 딥 및 딥 방향(엄격하게 급락 및 폭락 방위)으로 측정됩니다.접힌 축면의 방향은 타격 및 딥 또는 딥 및 딥 방향으로 측정됩니다.

라인업은 가능한 경우 딥 및 딥 방향으로 측정됩니다.대부분의 경우 라인은 평면 표면에서 표현되며 직접 측정하기 어려울 수 있습니다.이 경우 라인은 표면의 레이크 또는 피치로 수평에서 측정할 수 있다.

레이크는 평탄한 면에 평탄한 모서리를 수평으로 하고 수평에서 시계방향으로 선회 각도를 측정하여 측정합니다.그런 다음 입체 투영을 사용하여 측정된 평면의 레이크 및 스트라이크 딥 정보에서 라인화의 방향을 계산할 수 있습니다.

단층이 평면상의 이동에 의해 형성된 라인(예: 슬릭사이드)을 가진 경우, 이를 레이크로 라인(lineation)으로 기록하고 단층에서의 슬로우 표시에 대해 주석을 달았다.

일반적으로 평면 구조의 스트라이크 및 딥 정보를 딥/딥 방향 형식으로 기록하는 것이 더 쉽습니다. 이는 접힘, 라인 등에 대해 기록할 수 있는 다른 모든 구조 정보와 일치하기 때문입니다. 단, 평면 데이터와 선형 데이터를 구별하는 다른 형식을 사용할 수 있습니다.

평면, 직물, 접힘 및 변형 규칙

구조지질 분석을 위한 규약은 종종 평면 패브릭이라고 불리는 평면 구조를 식별하는 것인데, 이는 텍스쳐 형성과 선형 구조를 의미하며 이러한 분석으로부터 변형을 풀어주기 때문이다.

평면 구조는 형성 순서에 따라 명명되며, 원래의 퇴적층은 S0에서 가장 낮다.고변형 암석에서는 S0을 식별할 수 없는 경우가 많기 때문에 임의의 번호로 번호를 매기거나 문자(예를_A 들어 S)를 지정할 수 있습니다.매몰 변성 또는 디아제네시스에 의한 침상면 이탈이 있는 경우에는 S0a로 열거할 수 있다.

접힌 부분이 있으면 F, F₂ 등으로 번호가₁ 매겨집니다.일반적으로 접힘의 축방향 평면 편파 또는 균열은 접힘 중에 생성되며, 숫자 규칙은 일치해야 한다.예를₂ 들어 F 폴드는 S 축 방향 편차를 가져야₂ 합니다.

변형은 그 형성 순서에 따라 변형 이벤트를 나타내는 문자 D로 번호가 매겨진다.예를 들어 D, D₂, D₃ 등입니다₁.접힘과 접힘은 변형 이벤트에 의해 형성되기 때문에 이러한 사건과 상관관계가 있어야 한다.예를₂ 들어, S 축 평면 편차가 있는₂ F 폴드는 D 변형의₂ 결과입니다.

변성 이벤트는 여러 변형에 걸쳐 있을 수 있다.경우에 따라서는 M과₂ 같이 이들이 담당하는 구조적 특징과 유사하게 식별하는 것이 유용하다.이는 알려진 변형 연령의 균열에서 포르피로아세포 형성을 관찰하거나, 다른 사건 또는 지질 연대를 통해 생성된 변성 광물 집합을 식별함으로써 가능할 수 있다.

암석에서의 교차로선은 두 개의 평면구조물의 교차로 산물이기 때문에 그것들이 형성된 두 개의 평면구조물에 따라 이름이 붙여진다.예를 들어 S개열과₁ 침구의 교차선은 L개열선(개열선이라고도 함)이다_1-0.

신축 라인은 정량화하기 어려울 수 있으며, 특히 최소 편파 정보가 보존된 고도로 신장된 연성 암석에서는 더욱 그러하다.가능할 때 변형(몇몇 주름에 있었고 많은 엄격하게 평면 foliations과 관련이 없는 것으로 형성된다)과 상호 관계, 그들은 planar 표면과 주름, 예를 들어 비슷하다.;L1, L2확인될 수 있다.편의를 위해 몇몇 지질학자들 S, 예를 들어 Ls1 교차로 선에서 그들과 차별화하는 것은 첨자로 주석을는 것을 선호한다.이것은 일반적으로 용장성이지만,

입체 투영

입체 투영법은 변형 응력, 암석학적 단위 및 투과성 직물의 성질 및 방향을 분석하는 방법으로, 이 방법에서는 상상된 구체를 통과하는 선형 및 평면 특징(일반적으로 나침반 클리니미터를 사용하여 측정됨)이 2차원 그리드 투영에 플롯됩니다.일련의 측정치에 대한 보다 전체적인 분석을 유도합니다.

암석 매크로 구조

대규모로, 구조 지질학은 암석이나 지질 지역의 테라스 내에서 3차원적인 상호작용과 층서 단위의 관계에 대한 연구이다.

구조지질학의 이 부문은 주로 층서학(침대)의 방향, 변형 및 관계를 다루는데, 층서학(침대)은 단층화, 접힘화 또는 구조학적 사건에 의해 편엽화되었을 수 있다.이것은 주로 기하학적 과학으로, 암석, 지역, 테란, 그리고 지구 지각의 일부의 단면과 3차원 블록 모델이 생성될 수 있습니다.

지역 구조에 대한 연구는 조산학, 판구조학, 특히 석유, 가스 및 광물탐사 산업에 대한 이해에 중요하다. 단층, 접힘 및 부적합과 같은 구조가 광석 광물화와 오일 트랩의 주요 제어이기 때문이다.

현대의 지역 구조는 지진 단층 촬영과 지진 반사를 사용하여 3차원으로 조사되고 있으며, 지구 내부, 단층, 깊은 지각의 타의 추종을 불허하는 이미지를 제공합니다.중력이나 공기 자기장과 같은 지구물리학에서 얻은 추가 정보는 깊은 지각에 있는 것으로 보이는 암석의 성질에 대한 정보를 제공할 수 있다.

암석 미세 구조

암석의 미세 구조나 질감은 주로 변성암과 퇴적암의 일부 특징에 대한 자세한 정보를 제공하기 위해 구조 지질학자들이 소규모로 연구한다.
텍스처 연구에는 편모, 쇄골, 변성 광물 및 이러한 구조적 특징과 광물학적 특징 사이의 시기적 관계 측정과 특성화가 포함된다.
일반적으로 여기에는 수공 표본의 수집이 수반되며, 이는 석유 현미경으로 분석되는 석유 그래픽 얇은 단면을 제공하기 위해 절단될 수 있다.
미세구조분석은 스케일 ^[4]불변성을 나타내는 암석특성을 분석하는 것을 목적으로 하는 다단계 통계분석에도 적용된다.

운동학

지질학자들은 암석의 변형 역사를 이해하기 위해 암석 기하학적 측정을 사용한다.변형은 메짐성 단층, 연성 접힘 및 전단 등의 형태를 취할 수 있습니다.메짐성 변형은 얕은 지각에서 일어나고 연성 변형은 온도와 압력이 더 높은 깊은 지각에서 발생합니다.

스트레스 필드

암석의 응력과 변형 사이의 구성 관계를 이해함으로써 지질학자들은 관측된 암석 변형 패턴을 지질학적 과거 동안의 응력장으로 변환할 수 있다.다음 특징 목록은 변형 구조에서 응력장을 결정하는 데 일반적으로 사용된다.

• 완벽하게 부서지기 쉬운 암석에서는 단층이 가장 큰 압축 응력에 대해 30°에서 발생합니다.(바이어리의 법칙)
• 가장 큰 압축 응력은 축 평면을 접을 때 정규적입니다.

암석의 역학적 특성 특성 분석

암석의 기계적 특성은 지각 깊숙한 곳에서 변형되는 동안 형성되는 구조에서 중요한 역할을 한다.암석이 존재하는 조건은 지질학자들이 현장에서 지상에서 관찰하는 다양한 구조물을 만들어 낼 것이다.구조 지질학 분야는 인간이 보는 형성과 그 최종 구조에 도달하기 위해 바위가 겪었던 변화를 연관시키려 한다.이러한 구조물로 이어지는 변형 조건을 아는 것은 암석의 변형 역사를 밝힐 수 있다.

온도와 압력은 암석의 변형에 큰 역할을 한다.지구의 지각 아래 극도의 고온과 압력이 존재하는 조건에서는 암석은 연성이 있다.그들은 구부러지거나, 접히거나, 부러질 수 있다.지하 암석 구조의 형성에 기여하는 다른 중요한 조건은 응력과 변형력장이다.

응력-변형

응력은 면적에 대한 방향력으로 정의되는 압력입니다.바위가 응력을 받으면 모양이 변한다.응력이 풀리면 바위는 원래 모양으로 돌아갈 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.이러한 형상 변화는 변형률, 즉 1차원 재료의 원래 길이보다 긴 변형을 통해 수량화됩니다.스트레스는 변형률을 유발하여 궁극적으로 구조를 변화시킵니다.

탄성변형은 가역변형을 말한다.다시 말해, 바위에 가해지는 스트레스가 풀리면 바위는 원래 모습으로 돌아온다.가역성, 선형, 탄성은 원자 결합의 신장, 압축 또는 왜곡을 수반한다.결합이 끊어지지 않기 때문에 힘이 풀리면 물질이 다시 튀어 나옵니다.이러한 변형 유형은 응력과 변형률 사이의 선형 관계, 즉 후크 관계를 사용하여 모델링됩니다.

${\displaystyle\ipsilon={E}$

여기서 θ는 응력, $\display\epsilon$은 변형률, E는 재료의존 탄성계수를 나타낸다.탄성계수는 사실상 원자결합의 강도를 측정하는 것이다.

소성변형이란 비가역변형을 말한다.영구 변형에 대한 응력과 변형률 사이의 관계는 비선형입니다.응력은 결합이 끊어짐으로써 재료의 영구적인 형상 변화를 야기했다.

소성 변형 메커니즘 중 하나는 가해진 응력에 의한 전위 움직임이다.암석은 본질적으로 광물의 집합체이기 때문에, 우리는 그것들을 다결정 물질이라고 생각할 수 있다.전위는 결정학적 결함의 한 종류로 결정 격자를 구성하는 원자의 주기적 배열에서 원자의 추가 또는 누락된 반평면으로 구성됩니다.모든 실제 결정학적 물질에는 전위가 존재한다.

경도

경도는 정량화하기 어렵다.변형, 특히 영구 변형에 대한 저항의 척도입니다.재료의 연마성 또는 표면 긁힘 저항성의 척도인 표면 품질로서 경도에 대한 전례가 있다.그러나 테스트 대상 물질의 구성과 구조가 균일할 경우, 재료의 표면은 몇 개의 원자층 두께에 불과하며, 측정은 벌크 재료의 것입니다.따라서 간단한 표면 측정으로 벌크 특성에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.경도를 측정하는 방법은 다음과 같습니다.

압입 경도는 야금 및 재료 과학에서 자주 사용되며 침입자의 침투에 대한 저항으로 간주될 수 있습니다.

인성

인성은 재료의 내균열성으로 가장 잘 설명할 수 있습니다.소성 변형 시 물질은 파괴가 발생할 때까지 에너지를 흡수합니다.응력-변형 곡선 아래의 영역은 재료를 파괴하는 데 필요한 작업입니다.인성 계수는 다음과 같이 정의됩니다.

${\displaystyle M_{t}=flac {2}{3}}\display_{UTS}\;\epsilon_{f}$

${\displaystyle {\mathrm{여기}}_{}}$서 U ${\displaystyle T_{}}$ S$(\$$UTS}$는 궁극의 인장강도이고 ${\displaystyle {\theta }_{}}$ f ${\$ _${f}}$은 고장시 변형률입니다.계수는 물질이 분해 없이 흡수할 수 있는 단위 부피당 최대 에너지량입니다.계수 방정식으로부터 큰 인성, 고강도, 고연성이 필요하다.이 두 속성은 보통 서로 배타적입니다.메짐성 재료는 소성 변형이 낮으면 변형률이 감소하기 때문에 인성이 낮습니다(연성이 낮습니다).인성 측정 방법으로는 페이지 임팩트 머신과 샤피 임팩트 테스트 등이 있습니다.

내장해성

복원력은 응력 하에서 물질이 흡수하는 탄성 에너지의 척도입니다.즉, 변형 중에 재료에 대해 수행되는 외부 작업입니다.응력-변형 곡선의 탄성 부분 아래의 영역은 단위 부피당 흡수되는 변형 에너지입니다.복원 계수는 다음과 같이 정의됩니다.

${\displaystyle M_{R}=black {(\display_{y})^{2}}{2E}}}$

${\displaystyle {여기}_{}}$서 ${\$ y \ $displaystyle$ \$sigma _{$y}는$$ 재료의 항복 강도, E는 재료의 탄성 계수입니다.탄성을 높이려면 탄성 항복 강도를 높이고 탄성 계수를 줄여야 한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

추가 정보

• M. King Hubbert (1972). Structural Geology. Hafner Publishing Company.
• G.H. Davis and S.J. Reynolds (1996). The structural geology of rocks and regions (2nd ed.). Wiley. ISBN 0-471-52621-5.
• C.W. Passchier and R.A.J. Trouw (1998). Microtectonics. Berlin: Springer. ISBN 3-540-58713-6.
• B.A. van der Pluijm and S. Marshak (2004). Earth Structure - An Introduction to Structural Geology and Tectonics (2nd ed.). New York: W. W. Norton. p. 656. ISBN 0-393-92467-X.
• D.U Deere and R.P. Miller (1966). Engineering Classification and Index Properties for Intact Rock. Technical Report No AFWL-TR-65-116 Air Force Weapons Laboratory.