Boudinage - Будина

Будина (вoudin по французски означает ленту сосисок), линзовый сегмент порд, представляет собой часть прочного (компетентного) слоя. Будины имеют разнообразную форму и создаются в ходе экстенсионального стресса, параллельного напластованию. Их формы непосредственно связаны как с вязкостью и плотностью слоев породы, так и с величиной гравитационной неустойчивости и неустойчивости к срыву (shearing) (Smith, 1977).

Гравитационная сила менее важна чем shearing. Будина фактически представляет собой путь прерывания слоистости под деформационным напряжением. Сжатие, которое произвело будины, находится под углом к напластованию пород (Stromgard, 1973). Таким образом, будины - ценный инструмент, который может использоваться для обновления событий, которые случились в прошлом. Будины дают идею относительно типа пространственных сил напряжений. Поскольку породы были протянуты, менее вязкие слои начинают течь, в то время как более плотные, менее вязкие слои испытывают стресс. Части, протянутые межде слоями, известны как некк и сам процесс называют разрывным течением (necking). Куски могут принимать различные формы от прямоугольной, бочкообразной, шоколадно-плиточной, до ромбоидальной и линзовидной. Длина между некками будин также используется как индикатор смещения.

Будины развиты повсеместно там, где есть контраст вязкостей и деформаций. Они созданы сегментацией слоя пород или, очень часто, жилы, которая была тверже (more competent ), чем матрица окружения. Каждую долю считают отдельной будиной (Stromgard, 1973).

Разнообразие форм будин делает их полезными при изучении количества изменения объема и напряжения. Будины также не только полезны в определении контраста твердости-пластичности (компетентности), они также могут доставить информацию относительно ориентации и величины прикладных напряжений (Stromgard, 1973). Компетентный слой, который является областью, где формируется будина, ведет себя не по законам Ньютона (Smith, 1977).

Будет или не будет слой пород формировать будины, это зависит от многочисленных факторов. Ориентация слоев в отношении экстенсии, сжатия, величины этой силы и угла приложения сил, так же как и толщина, реологические (rheology) свойства, механизмы фрактуринга, анизотропия и преществующая история напряжения данной секции пород вносят вклад в будинообразование. Будины помогают востановить стресс данных пород.

Формы будин вызваны различными типами деформации. Наиболее частая деформация происходит в ходе формирования складок, в ходе чего возникают будины плиток шоколада - это показывает, что складка испытывала напряжение в двух направлениях. Будины также помогают определить время метаорфизма.Вал и структуры выпуклости указывают на низкий контраст вязкости и метаморфизм в течение или возможно до деформации. С другой стороны, угловые будины подразумевают высокий контраст вязкости и деформацию до метаморфизма, хотя в обоих случаях также следует принимать во внимание эффект давления (De Paor et al., 1991). Другие наблюдения позволяют допустить, что плоскостикливажа или другие ослабленные зоны становятся плоскостями разделения при формировании будин. Для объяснения прямоугольных и ромбических будин используется многослойная теория (Stromgard, 1973).

Прямоугольные будины свидетельствуют о том, что слои подверглись напряжению, параллельному оси в компетентном слое под некоторым углом приложения сил (axial tension parallel to the competent layer). Большая осевая напряженность может быть вызвана маленьким отношением толщин компетентных и некомпетентных слоев. Также, чем больше контраст вязкости, тем больше напряженность. Низкий контраст вязкости позволяет слоям течь без перерыва. Будины, сформированные напряженностью (tension cracking at great depth) на большой глубине в корке земли являются прямоугольными, так как ромбический стиль будин требовал бы намного более высокого дифференциала приложенного напряжения, чем это возможно на глубине.

Ромбические будины все же могут формироваться на большой глубине при условии, что там до нагрузки уже существовали ослабленные зоны. Ромбические (ромбоидальные) будины являются довольно широко распространенными. Существует предположение, что ромбические будины созданы разрывом компетентных слоев по зонам скола под углом к напластованию. Другие считают, что ромбические будины начинаются как прямоугольные и становятся ромбическими из-за продолжающейся деформации, параллельной напластованию. Возможно существует несколько факторов, способствующих формированию прямоугольных будин.

Отношение длины будины к ее толщине - результат нормы сжатия. Экспериментально получено, что длина будины примерно в 2-4 раза превышает ее толщину и это лучше всего представлено в прямоугольных будинах, которые также подчинены этой статистике. Эта длина может быть увеличена в зависимости от того, как длинен был некк перед его нарушением. Напряженность трещиноватости под высоким давлением (тension cracking at high pressure) обычно заканчивается формированием прямоугольных форм большинства будин при единстве amount of cohesion между будинами и матрицей. Чем меньше трения, тем более вероятно то, что будины останутся прямоугольными.

Более редкие стили будин включая бочкообразные будины и будины «рот рыбы» (fish mouth). Их концы находятся там, где матрица начинает заполнять сторону будины, создавая промежуток, который напоминает зияющий рот рыбы. Бочкообразные будины и тени давления между будинами связаны с факторами отношения вязкости или отношения прикладных напряжений (Stromgard, 1973).

Тени давления проявляются между будинами и вызваны они естественным движением материала из областей высокого давления к областям более низкого давления. Тень давления могут быть определена как малая область, где минералогический состав был изменен в течение формирования структуры. Тени давления формируются между и частично вокруг будин. Различают два типа теней давления. Первый тип – тип секреции (secretionary), представляет собой вторичную текстуру, которая происходит от заполнения открывшейся фрактуры в интерфейсе между будиной и матрицей. Второй вид известен как тип замещения (replacement type) и вызван заменой матрицы в областях низкого давления по соседству с будиной.

Два типа теней давления имеют различные требования для их формирования. Их вторичность требует градиента давления и открытых трещин. Для replacement type нужен только градиент давления. Открытые трещины, используемые в формации secretionary, нуждаются в некоторых напряжения, величине и отношениях распределения этих напряжений.

Факторы, влияющие на формирование тени давления включают нормы диффузии, различия давления и градиенты давления. Их формирование происходит тогда, когда все три показателя высоки. Высокие нормы диффузии создаются высоким стрессом скола (shear stress). Поэтому два связанных друг с другом фактора, shear stress и разница в давлении - ключевые факторы для развития тени давления.

Давление наиболее высоко наверху и в основании будин и наиболее низко между будинами. Создается естественная потребность материала течь в эти области низкого давления. Эти области, однако, могут уже быть заполнены вытянутыми соединителями между будинами, некками и дополнительное давление матрицы может измениться по мере изменения поведения некка в течение времени.

Некки не всегда формируются между будинами, но если это имеет место, они дают ключевое свидетельство истории деформации. Когда будины ломаются из-за напряженности и сильного различия в компетентности между слоями, некки присутствуют редко и, если они все же есть, их трудно отличить от будин. Если различия в вязкости пород не столь велики или если деформация постепенна, самый компетентный слой начинает растягиваться (процесс именуется как necking), а самая тонкая область между сегментами известна как некк.

На ранних стадиях формирования будин жилы в некках будин прямые. По мере продолжающейся экстенсии они начинают напоминать галстук - бабочку в профиле из-за внутреннего давления и обтекания окружающей матрицы (De Paor и др., 1991).

Как видно, чем более компетентный слой растягивается, тем более тонким и вытянутым станет некк и он начинает терять вид галстука - бабочки и становиться просто соединяющейся полосой, которая может в конечном счете сломаться. Сжатие и зачастую движение перпендикулярно слоям становятся причиной разрушения некка. Некки – уникальное образование в будинах и они не существуют в структурах, которые часто путают с будинами и которые назуваются mullions.

Mullions - образования, первоначально отнесенные в класс будин Лохестом (Lohest) и очень похожие на будины по форме, но созданные совсем при иных условиях (Kenis и др., 2004). Будины – это компетентные слои, окруженные менее компетентной матрицей, которая подверглась параллельной слоям экстенсии (layer-parallel extension). Mullions - морщины в межслоевом пространстве в слоях с различной компетентностью и формируются из-за параллельного слоям сжимания (layer-parallel shortening), а не экстенсии. Некки здесь отсутствуют, но все же есть нечто общее между мульонами и будинами. Mullions, подобно будинам, могут иметь много форм в зависимости от напряжений, их создавших. Чем больше горизонтальная усадка (shortening), тем больше стресса и более изогнутым будет мульон.

Четыре главных параметра, которые формируют их форму по Кенису включают: результирующий шортенинг, начальную форму сегмента, экспоненту стресса и контраст твердости-компетентности (total shortening, initial shape of the segments, the stress exponent, and the competence contrast). Все эти факторы также затрагивают будины, за исключением фактора начальной формы, так как будины формируются из твердого слоя.

Включение флюидов в формирование будин и жил изучалось на примере низко-углового разлома детачмент на острове Tinos в Эгейском море. Получены интересные результаты. Сложные гидрологические системы вызвали высокое внутрипоровое давление жидкости, ведущее к ослаблению пород на плоскости разлома fault plane. Исследование показало, что жидкость присутствовала в ходе деформации. Здесь кальцит-кварцевые будины sheared параллельно фолиации (Vapnik и Avagard, 2004). Будины проявляются активно на разных стадиях от ломких до пластичных зон скола по разлому (brittle и ductile shear zone). Они являются очевидцами потока флюидов при изменении коровых уровней.

Жидкие включения найдены в таких образцах, но недостаточно доказательств присутствия флюидов повсеместно при формировании будин. Ориентация будин обычно параллельна фолиации и показывает, что они произошли на самой ранней стадии пластичного срыва (ductile shear). Форма и стиль будин не обсуждены по причине не важности как факта в теории давления жидкости на поверхности разлома.

Будины помогают восстановить историю деформации. Различные ответы пород используются для того, чтобы вывести механизмы пластичного поведения при относительно низких условиях давления и температуры. Эти ответы интерпретируются начиная с тканей деформации и структур, найденных в пределах пород зон срыва. Будины проявляются в разных размерах. Некоторые из них видны под микроскопом как сломанные зерна ортоклазов или весьма маленькие микроструктуры.

Метаморфизированные слои wacke и siltstone, пропитанные жилами кварца, будинизированные в ductile shear zones крупнее по размерам. Как правило, будины параллельны фолиации, но некки (шеи между будинами) могут находиться почти под девяносто градусов к протяжению линеации, что дает возможность определить strike-slip движение по разлому. Информация о будинах с другой микроструктурной информацией по разлому дает возможность заключить, является ли ductile shearing (пластичный срыв) dextral или нет.

Структуры микробудин в Метаморфическом Поясе Sambagawa Metamorphic Belt (Japan). На этом участке использовали использовалась пропорция микробудинированного зерна piemontite в кварцевой матрице, чтобы доказать, что были боковые вариации стресса в течение метаморфизма по поясу Sambagawa. Будины используются потому, что их анализ не требует установившегося потока (steady-state flow) и их не так легко удалить событиями постдеформации.

Плоскости фрактур между микробудинами почти перпендикулярны линеации, указывая на то, что не было никакого вращения в течение или после будинажа. Грани фрактер весьма острые и это предполагает то, что контраст вязкости между piemontite и матрицей был высок. Анализ микробудин показал, что боковое изменение напряжения по метаморфическому поясу было (Masuda и др., 2004).

Давление играет большую роль в формировании будин, как было обнаружено в карбонатных породах в Rheems, Пенсильвания. Будины – доминирующее образование на гребнях складок. Структуры выпуклости (рinch and swell structures) были сформированы многократными механизмами, включая фрактуринг, давления и формирование жил. Правильную интерпретацию в Пенсильвании было трудно найти. Будины формируют диапазон от слабых pinch and swell до форм fish mouth и прямоугольных будин. Все это показывает, что будины вызваны теми же самыми ломкими (brittle) процессами, только в различных размерах.

Начальная фрагментация была очень ломкой. Как только будины стали отделяться, даже некки ломались и трескались, удаляясь от участка. Styolites и slickolites представлены на флангах будин, что свидетельствует о том, что процесс dissolution был частью процесса будинажа. Округление некоторых будин, производящее повышение и выпуклость наряду со структурами рта рыбы происходило из-за комбинации катаклазиса и давления (De Paor и др., 1991).

Микробудины используются и при анализе палеонапряжения для оценки дифференциального стресса (differential stress) и это было проверено в Aksu, Китай на зернах натриевых амфиболовитов в метакремне (metachert). Метод вовлекает измерение будинированных колончатых зерен (columnar grains ) относительно aspect ratio и теоретическое предсказание пропорции как функции параметра стресса. Параметр стресса дает величину far-field differential stress (Masuda-2 et al., 2004). Часть зерна натриевых амфиболовитов показывает структуру микробудин, протянутых в направлении длинной оси. Замеряются длина, ширина, и место между микробудинами и вычисляется частота распределения. Теоретическая пропорция будинированного зерна была сравнена с фактической взвешенной пропорцией. Результат был очень точный, и эксперимент считался удачным.

Простой стиль потока будин в образцах связан с этой деформацией, simple shear deformation может быть определена как вращательное напряжение, которое включает изменение формы с удлинением в направлении максимума напряжения среза. Породы, испытывающие простой срыв, были вытянуты в одном направлении и сжаты в перпендикулярном. Будины – один из многих объектов, который формируется в простой зоне срыва разлома в зависимости от ломкости и податливости состояния пород и от величины напряжения. В этом случае будины стоит использовать для определения степени напряжения в породе.

Source
Samples