Общие кинематические модели сдвиговых зон

По мере развития представлений о природе и механике сдвиговых зон, увеличивалось и количество их кинематических (эволюционных) моделей. Определяющий структурный признак сдвига - смещение крыльев разлома параллельно его простиранию - может быть реализован в совершенно различных деформационных обстановках. Внутренняя структура сдвиговой зоны, зависящая главным образом от характера движений ее берегов, у большинстве сдвигов подобна, и именно специфичность "сдвигового структурного рисунка", его узнаваемость, позволяет распознавать разрывы сдвиговой кинематики в сложных разломных сетях. В современном тектоническом анализе, тяготеющем к выявлению блоковых горизонтальных перемещений и соответствующих им структурно-тектонических конфигураций, это свойство сдвигов оказывается очень ценным, и именно здесь заключается определенная опасность - хотя деформации и движения в любой локальной области разных разрывов сдвиговой кинематики достаточно похожи и понятны, однако как целые структуры сдвиговые зоны могут отражать радикально различные тектодинамические режимы. Индикаторами этих режимов являются только системные кинематические свойства сдвиговых зон.

В целом, для интерпретации условий образования и истории развития всех сдвиговых зон привлекаются две группы механических моделей (см. табл. ниже). Во-первых, это традиционные модели однородного деформирования, в которых сдвиги скалывания рассматриваются как результат распределенного нагружения однородной или условно однородной среды в механической обстановке чистого сдвига (сдвиги Кулона - Андерсона), или простого сдвига (сколы Риделя - транскуррентные сдвиги). Им противопоставляются модели заведомо неоднородного деформирования – или с локальными зонами нагружения (сдвиги срезания - вилсоновские трансформные разломы), или с резко неоднородной средой (сдвиги скольжения - трансферные сдвиги).

Несмотря на то, что сдвиги чаще всего представляются пассивными блоковыми границами, в эволюционном плане их удобно рассматривать как самостоятельные, долговременно устойчивые структуры, которые, приспосабливаясь к конкретным динамическим условиям, могут менять длину, изменять знак движения, быть заякорен­ными или свободно мигрировать вдоль трассы разломной зоны. Подобные изменения геометрии зоны сдвига можно представить как результат ее деформирования за счет продольных нагружений, приложенных к сдвигу как к единому геологическому телу. Такое представление структурной истории сдвигов находится в соответствии с тем, что часто серии структурно разобщенных сдвигов расположены вдоль единых трасс, большинство сдвигов (особенно трансформных и трансферных) действительно меняют по ходу эволюции свою геометрию, а некоторые - и знак движений, и эти изменения тесно взаимосвязаны с динамическим режимом внутри сдвиговых зон. Как правило, сдвиги наследуют более древние ослабленные зоны, и в некоторых случаях анализ их развития приводит к выводу, что активный компонент движений на локальных сдвигах, существование которого связывается с подвижностью сдвиговой зоны как единого целого, вносит существенный вклад в региональную дилатацию.
 

Условия и модели сдвигообразования		Факторы деформирования	Структурное выражение	Референты
Однородное деформирование	Сдвиги Андерсона	Скалывание в условиях чистого сдвига в однородной среде	Сопряженные пары сдвигов, заканчивающиеся в пассивно затухающих сдвиго-надвиговых или сдвиго-раздвиговых системах	Сопряженные средне- и маломасштабные сдвиги поясов сжатия
	Транскуррентные сдвиги	Сдвиговая компонента деформаций в ус­ловиях косой кон­вергенции (дивер­генции), механиче­ская обстановка простого или про­стого + чистого сдвига.	Кулисно расположенные раз­рывы с единым знаком движе­ний, параллельные или почти параллельные границам сдви­гаемых блоков.	Сдвиги инденторов, граничные континентальные "трансформы", срединные островодужные, некото­рые отрезки сдвиговых зон другой природы..
Неднородное деформирование	Сдвиги Вилсона	Разрастание или поглощение литосферы в кулисно расположенных узких активных зонах	Системы параллельных сдви­гов часто с противоположным знаком движения, обрывающихся в активных структурах растяжения или сжатия	Океанские и, реже, континентальные сдвиговые зоны, особенно трансформы СОХ
	Трансферные сдвиги	Аккомодация локальных неоднородностей растяжения или сжатия внутри активных областей	Синкинематичные сдвиги, раз­граничивающие блоки актив­ных зон с различным деформа­ционным режимом.	Внутренние сдвиговые зоны в континентальных рифтовых и коллизионных областях

Соответственно этому, кинематическое поведение сдвигов следует описывать двумя наборами данных. Во-первых, это традиционные сведения о кинематике крыльев разлома, которые вводят скорость относительных движений берегов сдвига, распределение скоростей сдвигания вдоль разрыва, знак движений и накопленную амплитуду сдвиговых смещений, и, во-вторых, сведения о системной кинематике сдвиговых зон, которая описывает скорости и направления деформаций сдвиговой зоны как единого целого. Кинематическое поведение сдвиговых зон безусловно зависит от их тектонической позиции и динамического типа, но эта зависимость не однозначная. Дело в том, что системная кинематика сдвигов сводится, в конце концов, к параметрам, которые реально контролируют геометрию порождающих сдвиги активных областей, и которые формальным образом могут быть подобными для разных деформационных обстановок. Поэтому, с одной стороны, сдвиги из однородной в тектоническом смысле группы могут развиваться в совершенно различных кинематических режимах, а с другой - сдвиги из разных групп, несмотря на разные механизмы инициации и различный тектонический контроль, могут быть относительно близки по кинематическому поведению и, соответственно, по структурной эволюции.

Комментарии к таблице

Сдвиг Андерсона

В модели Кулона-Андерсона сдвиг рассматривается как результат сколовой деформации в условиях механически чистого сдвига в трех­осном поле напряжений и однородной среде (Anderson, 1905). Андерсоновские сдвиги возникают сопряженными парами, имеют конечную длину, сме­щения по сдвигу постепенно меняются от максимальных в центральной части разрыва до нулевых на его концах, из-за чего в крыльях разлома формируются пары структур растяжения (длинные) и сжатия (короткие), покрывающие всю длину сдвига. Видимые смещения разорванных сдвигом маркеров естественно совпадают с направлением сдвигания, а само направление движений по андерсоновсому сколу в устойчивых полях напряжений постоянно. В понятиях модели Андерсона интерпретируются многие сдвиговые структуры Земли, которые образованы сопряженными парами и которые заканчиваются в пассивно затухающих мультиплет­ных сдвиго-надвиго­вых или сдвиго-раздви­говых системах. Сдвиги Андерсона длительное время рассматривались как единственный возможный тип сдвиговых разрывов. Сейчас можно считать установленным, что большинство крупных сколовых сдвигов развивается в механической обстановке простого, а не чистого сдвига, и поэтому сейчас только небольшое число среднемасштабных сдвигов признаются андерсоновскими.

Транскуррентные сдвиги

Транскуррентные сдвиги сдвиги развиваются в режима срыва (лавины) в зонах косого взаимодействия крупных литосферных блоков; к ним принадлежат, например, известные сдвиги инденторов. Ранее транскуррентными (т.е. сквозными) называли косые сдвиги неопределенной природы. В отличии от сдвигов Андерсона, транскуррентные сдвиги можно рассматривать как сколы, образующиеся в механической обстановке простого, а не чистого сдвига, т.е. имеющие риделевскую схему образования. Морфологически - это кулисно расположенные разрывы, параллельные или почти параллельные направлению смещения сдвигаемых блоков. Транскуррентные сдви­ги активны по отношению ко вторичным структурам сжатия или растяжения, формирующимся в зонах их перекрытия. В моделях транскуррентных сдвигов все разрывы сдвиговой зоны имеют один и тот же знак движения. Модельный транскуррентный сдвиг имеет конечную длину, смещения по нему постоянны, мгновенная кинематика во внешней системе координат неопреде­ленна, направление смещения маркеров всегда совпадает с направлением движений по сдвигу, которое при стационарном нагружении не меняется

Сдвиги Вилсона

Общей особенностью сдвигов Вилсона – как структурно-геологических объектов, а не только океанских трансформных разломов – является то, что они развиваются за счет срезания материала между кулисно расположенными зонами его разрастания или поглощения (Wilson, 1964, 1965). Три разновидности вилсоновских сдвигов обладают заметно различным кинематическим поведением.

Вилсоновские сдвиги типа хребет-хребет. Активные сдвиговые движения на структурах этого типа име­ют место только в центральном отрезке разлома, расположенном между изначально кулисно смещенными зонами разрастания, так что длина активного сдвига конечна по определению (хотя необязательна постоянна). Для наблюдателей, находящихся в пределах активного отрезка разлома, он представляется обычным сдвигом с направлением движений, противоположным видимому смещению зон разрастания. Для наблюдателей из удаленных от зон разрастания углов рифт-трансформной системы их плановые смещения совпадают с направлением движений крыльев разлома, а сам разлом представляется весьма своеобразным сдвигом, в котором при постоянном увеличении дистанции между наблюдателями активное сдвигание имеет место только в центральном (активном) сегменте разлома. Однако для наблюдателей из внешних углов системы их мгновенные движения представляются обратными по отношению к движениям в активной (центральной) части разлома, совпадая с видимым смещением зон разрастания. Поскольку из соображений симметрии никакая система отсчета не является предпочтительной, то во внешней системе координат направление мгновенных движений по такому разлому принципиально неопределенно, и это обстоятельство является фундаментальным для кинематики вилсоновских сдвигов.
Амплитуда смещений по разлому типа хребет-хребет постоянна; досдвиговые маркеры смещаются по направлению движений, однако маркеры, образованные после начала сдвигания, могут смещаться в противоположном направлении. В определенных условиях сдвиги хребет-хребет могут в постоянных тектодинамических условиях уменьшаться в длине до нуля и снова разрастаться, меняя при этом знак движения на противоположный. К этим изменениям конфигурации разломной зоны может добавляться ее продольная миграция, свободная, или заякоренная в одной из точек сдвиговой зоны. Скорость движений по сдвигу равна скорости расхождения блоков (плит), чьей латеральной границей сдвиг и является.

Вилсоновские сдвиги типа дуга-дуга имеют конечную (хотя чаще всего непостоянную) длину, смещения вдоль модельного сдвига постоянны, мгновенная кинематика во внешней системе координат неопределенна. Смещения маркеров вдоль сдвига этого типа всегда совпадают с направлением движения на разломе. Последние однако, как и в предыдущем случае, по мере эволюции сдвиговой зоны могут меняться на противоположные при постоянстве полей напряжений. Скорость движений по такому сдвигу равна скорости схождения блоков (плит), чьей латеральной границей является сдвиг. Так же, как в предыдущим случае, сдвиговя зона данного типа может продольно мигрировать в свободном или заякоренном режиме.

Вилсоновские сдвиги типа хребет-дуга в кинематическом смысле отличаются от предыдущих. Модельный сдвиг этого типа имеет конечную длину и постоянную амплитуду движений на разломе. Направление смещений маркеров совпадает с направлением движением по трансформе, во внешней системе координат амплитуда смещений представляется нулевой. Знак движения по сдвигу по мере эволюции деформационной системы не меняется. Скорость движений по такому сдвигу равна той скорости, с которой обмениваются движениями и массами зоны разрастания и поглощения

Трансферные сдвиги.

Модельные трансферные сдвиги – это синкинематичные разрывы, движения по которым компенсируют локальные различия скоростей и направлений деформаций внутри единых систем растяжения (Gibbs, 1984) или сжатия (Harding, Lowell, 1979), т.е. это внутренние сдвиговые границы регионально неоднородной деформационной области. К группе трансферов принадлежит большинство сдвигов рифтовых и коллизионных областей. Кинематика трансферов близка к кинематике вилсоновских сдвигов двух первых типов, но не совпадает с ней полностью.
Трансферные сдвиги областей растяжения имеют конечную длину, постоянную амплитуду смещений, направление смещений маркеров совпадает с направлением движений по разрыву, однако сам знак смещений по ходу эволюции всей системы может меняться на противоположный в неизменной динамической обстановке Скорости движений на трансферном сдвиге обычно меньше общей скорости дивергенции граничных блоков зон растяжения, мгновенная кинематика во внешней системе координат неопределенна. К трансферам растяжения принадлежат многочисленные и хорошо изученные сдвиговые зоны континентальных рифтовых областей.
Трансферные сдвиги областей сжатия имеют конечную (чаще всего непостоянную) длину, смещения по модельному сдвигу постоянны, мгновенная кинематика во внешней системе координат неопределенна. Смещения маркеров вдоль трансферов сжатия всегда совпадают с направлением движений на разломе. Последние однако, как и в случае трансферов растяжения, по мере эволюции деформационной системы могут меняться на противоположные при постоянстве полей напряжений. Скорость движения на трансферных сдвигах обычно меньше скорости конвергенции включающих их систем сжатия. Эти соображения проиллюстрированы таблицей типов и кинематических характеристик сдвигов, которая расположена здесь.