ממסר (מבנה)

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

במבנה ממסר (relay structure) שני העתקים מקבילים בדירוג (איור 1), בעלי אופי גזירה ונטייה זהים, וביניהם איזור חיץ המראה התארכות או התקצרות, בהתאם לאופי הגזירה. לרוב, התהליך מתרחש באיזורי העתקה נורמאליים, אך ייתכן גם באיזורי סטרייק-סליפ או באיזורי העתקה הפוכה. לתופעת הממסר חשיבות רבה בהבנת התפתחות יחסי הגומלין בין העתקים שכנים, השפעה על מערכות ניקוז ואגנים סדימנטריים, וחשיבות בהבנת נדידה וכליאה של זורמים (מים, הידרוקרבונים) בתת הקרקע.

איור 1. מבנה ממסר בפארק הלאומי אנצ'ס יוטה - תמונת שדה ומבט מפה סכמתי (שמאל למטה), (Fossen H, Structural Geology). (לחץ להגדלה)
איור 1. מבנה ממסר בפארק הלאומי אנצ'ס יוטה - תמונת שדה ומבט מפה סכמתי (שמאל למטה), (Fossen H, Structural Geology). (לחץ להגדלה)

את מנגנון היווצרות מבנה הממסר, נהוג לחלק לארבעה שלבים (איור 2): 1. העתקים מקבילים מדורגים בעלי אופי גזירה זהה, ללא חפיפה או מגע. 2. התפתחות העתקים עד לחפיפה ראשונית; תחילת התפתחות איזור כבש (ramp) (אליפסה מקווקוות). 3. התרוממות והטייה של איזור הכבש; סידוק, שבירה, והמסת לחץ. 4 . השתלבות ההעתקים לכדי העתק יחיד מורכב; קריעת איזור הכבש; יצירת מבנה מפורץ.

תוכן עניינים

מנגנון

באיזורי העתקה, שדות המאמצים והמעוותים מושפעים משדות המשטר הטקטוני (פתיחה, הפחתה, טרנספורם). במערכות דינאמיות בהעתקים שכנים, השדות מופרעים בזמן החפיפה. כאשר קצות ההעתקים נעים זה אל זה, הם אינם במגע (שלב 1), אך שדות המעוות בחפיפה (Under-lap). לאחר זמן מה, חולפים קצוות ההעתקים זה אל מול זה (Over-lap) (שלב 2), ויוצרים איזור ממסר המקשר בין ההעתקים באמצעות מעוות משיך, על אף שההעתקים עצמם אינם במגע פיזי הדדי (soft-linked). כתוצאה ממעוות א-סימטרי בקרבת איזור הממסר, חל קימוט אשר בסופו נוצר הכבש* (שלב 3). משלב זה והלאה, אופי המעוות באיזור הכבש פריך (hard-linked), וכאשר ההעתקה נמשכת, מחריף המבנה, תוך שבירה, סידוק והמסת לחץ, בהתאם לאופי הגזירה. לבסוף, כאשר הכבש אינו מסוגל להכיל עוד את המעוות, הוא נקרע, ויוצר איזור מפורץ (breached-ramp) (שלב 4).

*מבנה כבש ממסר (relay-ramp) נוצר אם השיכוב אופקי, והמעוות ניצב לכיוון ההעתקה. במקרים אחרים, ייתכן מופע שונה, אף ללא איזור כבש.

איור 2. שלבים בהתפתחות מבנה ממסר באיזור העתקה נורמאלית t1-t4, מבט מפה ופרופיל כמות העתקה לאורך המבנה. (Fossen H, Structural Geology). (לחץ להגדלה)
איור 2. שלבים בהתפתחות מבנה ממסר באיזור העתקה נורמאלית t1-t4, מבט מפה ופרופיל כמות העתקה לאורך המבנה. (Fossen H, Structural Geology). (לחץ להגדלה)

היבטים גאולוגיים ומעשיים

תופעת מבנה הממסר מופיעה בשדה בסקאלות שונות, בהתאם לסקאלת ההעתקה. חשיבות רבה מיוחסת לתופעות בקנה מידה בו התופעות נראות לעין ואשר על פיהן ניתן לייחס תהליכים על ציר הזמן הגיאולוגי. מערכות העתקה בעלי מבנה מפורץ (breached-ramp), מבוגרות באופן יחסי ממערכות העתקה בעלי מבנה ממסר בו איזור הכבש שלם (intact-ramp/relay-ramp). הבנה של מערכות אלו, על פני השטח ובתת הקרקע, חשובה לשם הבנת תהליכים שונים כגון ניקוז ויצירת אגנים סדימנטריים, ונדידת זורמים בתת הקרקע. תהליכים אלו נובעים מתזוזות מיקום שכבות ביחס לשכנותיהן, ומהריסה ובנייה של מבנים מקומיים. שינויים אלו, המשמשים לרוב כניתוח למלכודות משאבים כגון נפט וגז, הופכים את מבני הממסר למרכזיים בניתוחי סייסמיקה ותהליכים גיאומורפולוגיים עתידיים.

תופעות נוספות

תופעת מבנה הממסר נפוצה לרוב במשטרי העתקה נורמאלית, אך מתרחשת גם בהעתקי סטרייק סליפ או בהעתקים הפוכים. בהעתקי סטרייק סליפ, נוצר גם כן איזור כבש, אך בשונה ממנגנון המתיחה בהעתקים נורמאליים, בהעתקי סטרייק סליפ מבנה הממסר עובר התקצרות. כתוצאה מכך, איזורי סטרייק סליפ מאופיינים בתופעות כגון המסות לחץ והעתקים משניים בניצב לכיוון הסטרייק (אנטיתטיים), בעוד אזורי ממסר תחת העתקה נורמאלית מלווים בתופעות שבירה, סידוק והעתקים משניים בכיוון הסטרייק (סינתטיים). היווצרות איזור הממסר מחייבת מופע דרג (en echelon) (איור 3), בהם ההעתקים מסודרים במקביל בדירוג ימני או שמאלי. בשדה, מבנה הממסר חושף שכבות עתיקות אל מול שכבות צעירות, ויוצר מדרגה טופוגרפית לאורך שכבת הגג, כתוצאה ממעוות הכבש.

איור 3. מבנה en echelon (דרג), המהווה פלטפורמה להיווצרות מבני ממסר. (לחץ להגדלה)
איור 3. מבנה en echelon (דרג), המהווה פלטפורמה להיווצרות מבני ממסר. (לחץ להגדלה)

מבני ממסר בעולם

מבנה הממסר הגדול ביותר בעולם מצוי בצפון מזרח גרינלנד. המבנה משתרע על פני 100 קילומטרים, ושטחו כ-25,000 קמ"ר. בישראל, מבני ממסר ממוקמים לאורך בקע ים המלח. המבנים מושפעים מהתנועה האופקית והנורמאלית, ומשלבים מאפייני מתיחה כגון סידוק ושבירה, עם מאפייני התקצרות של העתקים אנטיתטיים והמסות לחץ. היווצרותם של מבני הממסר לאורך הבקע מתוארכת לגיל המיוקן, ושונה בהופעתה, בהתאם למשטר הטקטוני האיזורי. בסיני, במפרץ סואץ, ובמערב ים המלח, בהם איזור התארכות מפותח היטב, מבני הממסר מפורצים, ועוברים מעוות פריך. לעומתם, בדרום מערב ים המלח ובגליל המערבי, בהם ההתארכות קטנה, מבני הממסר שלמים, מאופיינים באיזור כבש, ועוברים מעוות משיך או פריך. מבני ממסר רבים מצויים באיזורי פתיחה כגון הבקע המזרח אפריקאי, שולי הים האטלנטי לאורך חופי ברזיל, אגם המלח ביוטה, איזור ריו גרנדה בקולורדו, והגראבן הויקינגי בים הצפוני.

מקורות

1 Bastesen, E. & Rotevatn, A. Evolution and structural style of relay zones in layered limestone–shale sequences: insights from the Hammam Faraun Fault Block, Suez rift, Egypt. Journal of the Geological Society 169, 477-488, doi:10.1144/0016-76492011-100 2012

2 Haakon, F. Structural Geology. 174-178 (Cambridge University Press, 2010

3 Hus, R., Acocella, V., Funiciello, R. & De Batist, M. Sandbox models of relay ramp structure and evolution. Journal of Structural Geology 27, 459-473, doi:10.1016/j.jsg.2004.09.004 2005

4 Matmon, A. et al. Timing of relay ramp growth and normal fault linkage, Upper Galilee, northern Israel. Tectonics 29, TC2016, doi:10.1029/2009tc002510 2010

5 Peacock, D. C. P., Price, S. P., Whitham, A. G. & Pickles, C. S. The World's biggest relay ramp: Hold With Hope, NE Greenland. Journal of Structural Geology 22, 843-850, doi:10.1016/s0191-8141(00)00012-2 2000

6 Peacock, D. C. P. & Sanderson, D. J. Displacements, segment linkage and relay ramps in normal-fault zones. Journal of Structural Geology 13, 721-733, doi:10.1016/0191-8141(91)90033-f 1991

7 Peacock, D. C. P. & Sanderson, D. J. Strike-slip relay ramps. Journal of Structural Geology 17, 1351-1360, doi:10.1016/0191-8141(95)97303-w 1995

8 Goteti, S. R. Kinematic and Mechanical Evolution of Relay Zones in Normal Faulted Terranes: Integrating Field Studies in the Rio Grande Rift of North-central New Mexico and Three Dimensional Finite Element Modeling Ph.D. thesis, University of Rochester, 2009

קישורים

I. אנימצייה והסבר התפתחות מבנה ממסר - (יש להיכנס לפרק (enter), ולאחר מכן לדפדף ללשונית “FAULT SEGMENTATION/Fault overlaps").

II. מאמר 3 - ניסויי מעבדה, המדמים היווצרות והתפתחות מבנה ממסר

III. מאמר 8 – תיאור התפתחות שדה מעוות במבנה ממסר על ידי מודל ממוחשב (נומרי).

כלים אישיים