strukturna geologijarudar.rgn.hr/~bruntom/nids_bruntom/pdf strukturna geologija_rudarstvo... · b....

Strukturna geologija B. Tomljenović 1

BORE – morfološke značajke

i klasifikacija

STRUKTURNA GEOLOGIJA

Bruno Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 2

Bore (engl. folds)

su deformacijske strukture koje nastaju savijanjem, nabiranjem, ili boranjem planarnih strukturnih elemenata u stijenama i/ili stijenskim tijelima (npr. slojnih ploha, ploha folijacije, škriljavosti, klivaža, pločastih magmatskih tijela i sl.). Dakle bore nastaju pri duktilnoj, plastičnoj deformaciji stijena.

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 3

Strukturna geologija B. Tomljenović

Bore u sedimentnim stijenama

Strukturna geologija B. Tomljenović 4

DESKRIPTIVNA ANALIZA BORA

A. Osnovni geometrijski elementi bora

1. Točke (zone) maksimalne zakrivljenosti (engl. hinge points / zones): točke, odnosno zone u

kojima je zakrivljenost borane plohe najveća; omeđuju krila bore

2. Točke pregiba ili infleksije (engl. inflection points): točke u krilima bora u kojima je

zakrivljenost jednaka nuli

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 5

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 6

3. Linija maksimalne zakrivljenosti (engl. hinge line): čini je niz točaka maksimalne

zakrivljenosti na istoj plohi bore

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 7

4. Linija pregiba ili infleksije (engl. inflection line): čini je niz točaka pregiba na istoj plohi bore. Ova linija dijeli

boru u dva dijela ili dvije domene s različitim predznakom zakrivljenosti:

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 8

# negativnim - ukoliko se borana ploha zatvara prema gore, # pozitivnim - ukoliko se borana ploha zatvara prema dolje

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 9

# bora koja se zatvara prema gore = antiforma # bora koja se zatvara prema dolje = sinforma # bora koja se zatvara bočno = neutralna bora

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 10

5. Jezgra bore = središnji dio bore 6. Tjeme bore = točka na boranoj plohi antiforme s

najvećom vrijednosti nadmorske visine 7. Dno bore = točka na boranoj plohi sinforme s

najnižom vrijednosti nadmorske visine

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 11

antiklinala = bora kod koje idući iz jezgre prema krilima nalazimo sve mlađe i mlađe stijene

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 12

sinklinala = bora kod koje idući iz krila prema jezgri nalazimo stratigrafski sve mlađe i mlađe stijene

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 13

antiklinala

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 14

antiformna sinklinala

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 15

sinformna antiklinala

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 16

Polegla antiklinala (A) i sinklinala (B). Strelice su orijentirane prema stratigrafskoj krovini.

A

B

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 17

B. Orijentacija bore u prostoru određuje se:

1. mjerenjem orijentacije osne plohe i osi bore

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 18

Osna ploha bore (engl. axial surface): zamišljena ploha u kojoj leže sve linije maksimalne zakrivljenosti i koja dijeli boru u dva dijela

A. Osna ravnina B. Zakrivljena osna ploha C. Nepravilna osna ploha

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 19

Trag osne plohe (engl. axial trace): presječnica osne plohe s bilo kojom drugom ravninom ili plohom (npr. površinom terena, profilom, presjekom ili zasjekom terena)

Trag osne plohe iskazuje se u profilu bore kao linija na kojoj leže sve točke maksimalnih zakrivljenosti boranih ploha. Orijentacija osne plohe određuje se pružanjem, smjerom i kutom nagiba.

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 20

Os bore (engl. fold axis): u našoj se literaturi najčešće definira kao presječnica osne plohe i svake plohe promatrane bore – na taj način, os bore odgovara svakoj pojedinoj liniji maksimalne zakrivljenosti bore

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 21

Prema definiciji u anglo-američkoj literaturi, os bore imaju samo cilindrične bore (engl. cylindrical folds), odnosno bore čiji oblik definira pravac koji translacijom u prostoru opisuje zakrivljenu plohu.

Orijentacija osi bore određuje se smjerom i kutom nagiba (u slučaju nagnutih osi), odnosno pružanjem (u slučaju horizontalnih osi).

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 22

Iz navedenog, dakle slijedi, da će linije maksimalne zakrivljenosti ujedno biti i osi bora jedino u slučaju cilindičnih bora (slika A) ili približno cilindričnih bora (slika B). Ne-cilindrične bore nemaju definirane osi, već linije maksimalnih zakrivljenosti (slika C).

Strukturna geologija B. Tomljenović

Strukturna geologija B. Tomljenović 23

C. Klasifikacija bora

1. Prema nagibu osne plohe: uspravne, kose, prebačene, polegle i utonule bore

1. uspravna, 2. kosa, 3. prebačena, 4. polegla, 5. utonula

Strukturna geologija B. Tomljenović 24

2. Podjela bora prema nagibu osne plohe i nagibu osi

(Fleuty, 1964)

Strukturna geologija B. Tomljenović 25

Primjeri:

a

a

b

b

c

c

Strukturna geologija B. Tomljenović 26

d

d

e

e

Primjeri:

Strukturna geologija B. Tomljenović 27

f

f

g

g

Primjeri:

Strukturna geologija B. Tomljenović 28

Veličina bora

Iskazuje se visinom (V) ili amplitudom (A) bore, te širinom (Š) ili ½ valne duljine bore (mm, cm, m, km).

Središnja ploha (engl. median line) - ploha u kojoj leže linije pregiba jedne borane plohe

Strukturna geologija B. Tomljenović 29

Visina bore (V) - razmak između točke na polovini traga središnje plohe i točke maksimalne zakrivljenosti bore

Širina bore (Š) - razmak između točaka pregiba mjeren po tragu središnje plohe

Strukturna geologija B. Tomljenović 30

Simetrija bore Kod simetričnih bora (slika A) vrijedi da je pravac koji prolazi kroz točku na polovici traga središnje plohe i točku maksimalne zakrivljenosti, okomit na trag središnje plohe. U protivnom, bore su asimetrične (slika B).

Strukturna geologija B. Tomljenović 31

Zatvorenost bore Izražava se veličinom međukrilnog kuta bore, kuta što ga zatvaraju krila bore ili tangente na krila bore projicirane kroz točke pregiba.

Strukturna geologija B. Tomljenović 32

blage bore (gentle folds) 180° > α > 120° otvorene bore (open f.) 120° > α > 70° zatvorene bore (close f.) 70° > α > 30° zbijene bore (tight f.) 30° > α > 0° izoklinalne bore (isoclinal f.) α = 0° lepezaste bore (fan f.) α je s negativnim predznakom

Prema veličini međukrilnog kuta razlikuju se:

Strukturna geologija B. Tomljenović 33

Zbijena do izoklinalna bora

Strukturna geologija B. Tomljenović 34

Vrste bora prema obliku

Ševron bore ili cik-cak bore (engl. chevron, zig-zag, accordion f.): simetrične bore koje, gledajući u profilu, čine pravocrtna, ravna krila pribižno jednake duljine koja se sastaju u točkama maksimalne zakrivljenosti.

Strukturna geologija B. Tomljenović 35

Ševron bora

Strukturna geologija B. Tomljenović 36

Ševron bore

Strukturna geologija B. Tomljenović 37

Ševron bore

Strukturna geologija B. Tomljenović 38

Ševron bore

Strukturna geologija B. Tomljenović 39

Ševron bore

Strukturna geologija B. Tomljenović 40

Koljenaste bore (engl. kink folds): asimetrične bore ravnih krila, nejednake duljine (najčešće između dva duga i ravna, dolazi jedno kraće i strmije nagnuto krilo)

Strukturna geologija B. Tomljenović 41

Koljenasta bora u slejtu (Mikulić potok, Medvednica)

Strukturna geologija B. Tomljenović 42

Koljenasta bora

Strukturna geologija B. Tomljenović 43

Sandučaste bore (engl. box f.): bore približno ravnih krila koje obilježava konjugirani par osnih ploha koje konvergiraju u smjeru jezgre bore.

Sandučasta bora prema jezgri bore prelazi u ševronsku boru.

Strukturna geologija B. Tomljenović 44

Srpaste bore (engl. cuspate f.): bore koje u profilu pokazuju zakrivljena krila koja se naizmjenično sastaju u točkama i zonama maksimalne zakrivljenosti

Strukturna geologija B. Tomljenović 45

Srpaste bore

Strukturna geologija B. Tomljenović 46

Red bora (engl. order of folds)

Prilikom boranja sekvencija izgrađenih od “slojeva” različite debljine i kompetentnosti, često nastaju bore

različite veličine, pri čemu često vrijedi da veće, kilometarske ili hektometaske bore u sebi uključuju manje metarske, centimetarske ili milimetarske bore

iste generacije. Na taj način, moguće je razlikovati i svrstati bore iste

generacije u različite redove s obzirom na njihovu veličinu.

Strukturna geologija B. Tomljenović 47

Pri tom vrijedi da najveće bore odgovarajuće generacije odgovaraju borama I. reda, dok se sukcesivno sve manje i manje bore označavaju nekim višim redom: bore II., III. reda itd.

Bore višeg reda, odnosno manje bore razvijene u krilima ili zonama maksimalne zakrivljenosti bora nižeg reda, nazivaju se parazitskim borama.

Strukturna geologija B. Tomljenović 48

Parazitske bore u zoni maksimalne zakrivljenosti i u krilima veće bore. Uočava se razlika u geometriji i simetriji parazitskih bora s obzirom na njihov položaj u većoj bori.

Strukturna geologija B. Tomljenović 49

Na temelju simetrije - asimetrije manjih, parazitskih bora moguće je rekonstruirati smjer zatvaranja većih bora (tj. bora nižeg reda), odnosno moguće je prepoznati strukturnu poziciju parazitskih bora u okviru veće bore.

Asimetrične parazitske bore S-tipa u normalnom krilu bore nižeg reda

Strukturna geologija B. Tomljenović 50

Simetrične parazitske bore M-tipa u zoni maksimalne zakrivljenosti bore nižeg reda

Strukturna geologija B. Tomljenović 51

Asimetrične parazitske bore Z-tipa u prebačenom krilu bore nižeg reda

Strukturna geologija B. Tomljenović 52

Geneza parazitskih bora

Strukturna geologija B. Tomljenović 53

Odnos deformacijske folijacije (klivaža) i bora Sekundarne, deformacijske folijacije (klivaž) često nastaju tijekom boranja stijena. Tako nastao klivaž orijentiran je

paralelno ili subparalelno osnim plohama singenetskih bora pa se stoga i naziva klivažem osne plohe (engl. axial plane cleavage).

S1

S0

S0

(iz Ramsay & Huber, 1987)

Strukturna geologija B. Tomljenović 54

Orijentacija klivaža osne plohe, promatrana u profilu bore, nije posvuda ista, pa najčešće vrijedi da je:

1. u zoni maksimalne

zakrivljenosi bore klivaž osne plohe je paralelan

s osnom plohom

S1

S0

Strukturna geologija B. Tomljenović 55

2. u krilima bore, klivaž osne plohe je pod kutom, odnosno dijagonalno u odnosu na osnu plohu.

S1 S1

S1

S1

(iz Ramsay & Huber, 1988)

Strukturna geologija B. Tomljenović 56

Učestalost (ili gustoća) i orijentacija klivaža u velikoj mjeri ovise o litološkom sastavu stijena, kao i o intenzitetu naprezanja kojem su stijene podvrgnute. Pri tom općenito vrijedi da: 1. U mekanim i podatnim, nekompetentnim stijenama (glinama, laporima, šejlovima) klivaž je učestaliji i gušći, razvijen na manjem razmaku, za razliku od krtih i tvrđih, kompetentnih stijena (pješčenjaka, vapnenaca) gdje je rjeđi, razvijen na većem razmaku; 2. U nekompetentnim stijenama klivaž je pod blagim kutom u odnosu na slojevitost, za razliku od kompetentnih stijena gdje je pod većim kutom, često i okomit na slojevitost.

Strukturna geologija B. Tomljenović 57

S1

S1

S1

S1

S1

(iz Ramsay & Huber, 1988)

Strukturna geologija B. Tomljenović 58

Ovakav odnos učestalosti i orijentacije klivaža s obzirom na litološki sastav stijena, odnosno s obzirom na razliku kompetentnosti stijena, u serijama izgrađenim od “slojeva” različita sastava, dovodi do karakteristične pojave refrakcije klivaža (engl. cleavage refraction).

S1

Strukturna geologija B. Tomljenović 59

Refrakcija klivaža u izmjeni šejlova i pješčenjaka:

strmije nagnut u pješčenja-cima, blaže nagnutu u šejlovima (iz Fossen, 2010).

S0

S1

Strukturna geologija B. Tomljenović 60

Kod cilindričnih i približno cilindričnih bora, u kojima je razvijen klivaž osne plohe, vrijedi pravilo da je lineacija presjeka između ploha klivaža i slojevitosti (bijelo) paralelna s osi bora (crveni trag).

(iz Ramsay & Huber, 1988)

Strukturna geologija B. Tomljenović 61

Navedene geometrijske značajke i položaj klivaža osne plohe u odnosu na slojevitost ili stariju folijaciju, u slučaju kada na izdancima vidimo tek pojedine dijelove bora (npr. tjemeni dio ili krilo bore) omogućavaju rekonstrukciju bora. Pri tom važi da je:

1. U normalnom krilu bore klivaž osne plohe strmije nagnut u odnosu na nagib slojeva.

(iz Ramsay & Huber, 1988)

S1 S0

Strukturna geologija B. Tomljenović 62

2. U prebačenom krilu bore klivaž osne plohe je blaže nagnut u odnosu na nagib slojeva.

S1

S0

S1

Strukturna geologija B. Tomljenović 63

3. U zoni maksimalne zakrivljenosti bore klivaž osne plohe okomit na slojevitost.

S1

S0

Strukturna geologija B. Tomljenović 64

4. U slučaju vertikalnih slojeva, smjer nagiba klivaža osne plohe je u smjeru antiklinale.

S1

S0

Strukturna geologija B. Tomljenović 65

IZVORI SLIKA I CRTEŽA:

Allmendinger, R.W. (1999): Introduction to Structural Geology.- Cornell University, 279 str. Davis, G.H. & Reynolds, S.J. (1996): Structural Geology of Rocsk and Regions.- John Wiley & Sons, Inc., New York, 776 str.

Haakon Fossen (2010): Structural geology.- Cambridge Univ. Press, Cambridge, 463 str. Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1987): The Techniques of Modern Structural Geology, Vol. 1: Strain Analysis.- Academic Press, Inc., London, 307 str.

Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1988): The Techniques of Modern Structural Geology, Vol. 2: Folds and Fractures.- Academic Press, Inc., London, 700 str.

Tomljenović, B. (2002): Strukturne značajke Medvednice i Samoborskog gorja.- Doktorska disertacija, RGN fakultet Sveuč. Zagreb, 207 str.

Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992): Structural geology.- W.H. Freeman and Co., New York, 532 str.

Strukturna geologija B. Tomljenović

SRETNO !