Fysische geologie

Een gesteente dat bros is – hetzij door de koude, hetzij door de samenstelling, hetzij door beide – zal eerder breken dan plooien wanneer het onder spanning komt te staan, hetgeen breuken of kloven tot gevolg heeft.

Breuken komen vaak voor in gesteenten dicht aan de oppervlakte, hetzij in vulkanisch gesteente dat door afkoeling is gekrompen (Figuur 12.4a), hetzij in ander gesteente dat door erosie is blootgelegd en is uitgezet (Figuur 12.9).4a), of in andere gesteenten die door erosie zijn blootgelegd en zijn uitgezet (figuur 12.9).

Een breuk in een gesteente wordt ook wel een verbinding genoemd. Aan weerszijden van een breuk is geen sprake van zijwaartse beweging van het gesteente. De meeste voegen ontstaan wanneer een gesteentelichaam uitzet als gevolg van verminderde druk, zoals de twee voorbeelden in figuur 12.9 laten zien, of wanneer het gesteente zelf inkrimpt maar het gesteentelichaam even groot blijft (het afkoelende vulkanische gesteente in figuur 12.4a). In al deze gevallen is het drukregime er een van spanning in plaats van compressie. Er kunnen ook voegen ontstaan waar gesteente wordt geplooid omdat, terwijl plooien meestal gebeurt tijdens compressie, er sommige delen van de plooi kunnen zijn die onder spanning staan (figuur 12.10).

Ten slotte kunnen zich ook verbindingen ontwikkelen wanneer gesteente onder druk staat, zoals te zien is in afbeelding 12.11, waar sprake is van differentiële spanning op het gesteente, en zich gewrichten ontwikkelen onder een hoek ten opzichte van de compressierichtingen.

Gesteentebreuk

Een breuk is een grens tussen twee gesteentelichamen waarlangs zich een relatieve beweging heeft voorgedaan (figuur 12.4d). Zoals we in hoofdstuk 11 hebben besproken, is er bij een aardbeving sprake van het schuiven van een rotslichaam langs een ander. Aardbevingen vinden niet noodzakelijk plaats op bestaande breuken, maar zodra een aardbeving plaatsvindt, zal er een breuk bestaan in het gesteente op die plaats. Sommige grote breuken, zoals de San Andreas-breuk in Californië of de Tintina-breuk, die zich uitstrekt van Noord-B.C. via Midden-Yukon tot in Alaska, vertonen sporen van honderden kilometers beweging, terwijl andere breuken minder dan een millimeter laten zien. Om de hoeveelheid beweging op een breuk te kunnen schatten, moeten we een geologisch kenmerk vinden dat aan beide zijden zichtbaar is en dat is verschoven (figuur 12.12).

Er zijn verschillende soorten breuken, zoals geïllustreerd in figuur 12.13, en ze ontwikkelen zich onder verschillende spanningsomstandigheden. De termen hanging wall en footwall in de diagrammen zijn van toepassing op situaties waarin de breuk niet verticaal is. De rotsmassa boven de breuk wordt de hangende wand genoemd, en de rotsmassa eronder de voetwand. Indien de breuk zich ontwikkelt in een situatie van compressie, dan zal het een omgekeerde breuk zijn omdat de compressie ervoor zorgt dat de hangende wand omhoog wordt geduwd ten opzichte van de voetwand. Ontstaat de breuk in een uitbreidingssituatie, dan is het een normale breuk, omdat door de uitbreiding de hangende wand ten opzichte van de voetwand naar beneden glijdt als reactie op de zwaartekracht.

De derde situatie is die waarin de gesteentelichamen zijwaarts ten opzichte van elkaar glijden, zoals het geval is bij een transformatorbreuk (zie hoofdstuk 10). Dit staat bekend als een strikeslipbreuk, omdat de verplaatsing plaatsvindt langs de “inslag” of de lengte van de breuk. Bij strikeslipfouten is de beweging meestal alleen horizontaal, of met een zeer kleine verticale component, en zoals hierboven besproken kan de zin van de beweging rechts lateraal zijn (de overzijde beweegt naar rechts), zoals in de figuren 12.12 en 12.13, of links lateraal (de overzijde beweegt naar links). Transformatiefouten zijn schuifafwijkingen.

In gebieden die worden gekenmerkt door extensie tektoniek is het niet ongewoon dat een deel van de bovenkorst verzakt ten opzichte van de aangrenzende delen. Dit is typisch voor gebieden met continentale rifting, zoals de Great Rift Valley van Oost-Afrika of in delen van IJsland, maar het wordt ook elders gezien. In dergelijke situaties wordt een naar beneden gezakt blok een graben (Duits voor greppel) genoemd, terwijl een aangrenzend blok dat niet zakt een horst (Duits voor hoop) wordt genoemd (Figuur 12.14). Er zijn veel horsten en graven in het Basin and Range gebied van de westelijke Verenigde Staten, vooral in Nevada. Een deel van de Fraser Valley regio van B.C., in het gebied rond Sumas Prairie is een graben.

Een speciaal type omgekeerde breuk, met een breukvlak onder een zeer kleine hoek, staat bekend als een stuwkrachtbreuk. Stuwkrachtfouten komen relatief vaak voor in gebieden waar tijdens de botsing van continenten plooibergen zijn ontstaan. Sommige vertegenwoordigen tientallen kilometers stuwkracht, waarbij dikke platen sedimentair gesteente omhoog en over ander gesteente zijn geduwd (figuur 12.15).

Er zijn talrijke duwfouten in de Rocky Mountains, en een bekend voorbeeld is de McConnell Thrust, waarlangs een reeks sedimentgesteenten met een dikte van ongeveer 800 m over een afstand van ongeveer 40 km van west naar oost is geduwd (figuur 12.16). De gesteenten variëren in ouderdom van Cambrium tot Krijt, dus in het gebied rond Mt. Yamnuska is gesteente van Cambrium-ouderdom (ongeveer 500 Ma) overgestuwd, en ligt het nu bovenop gesteente van Krijt-ouderdom (ongeveer 75 Ma) (Figuur 12.17).