Введение
Структура геологической деформации
Купол – это элемент структурной геологии, при котором круглая часть земной поверхности поднимается вверх, наклоняя ранее существовавшие слои горных пород от центра. С технической точки зрения, он состоит из симметричных антиклиналей, пересекающихся в своих вершинах. Неразрушенные купола представляют собой отчетливые, округлые, сферические или эллипсоидальные возвышения на поверхности Земли. Горизонтальный разрез купола демонстрирует концентрические кольца слоев горных пород. Если вершина купола подверглась эрозии, структура в плане выглядит как мишень: самые молодые слои пород находятся снаружи, а с движением к центру возраст слоев постепенно увеличивается. Эти слои были горизонтальными во время отложения, а затем деформировались в результате поднятия, связанного с формированием купола.
Механизмы формирования
Существует множество возможных механизмов, ответственных за образование куполов, основными из которых являются повторное складывание, диапиризм, магматический интрузионизм и поднятие после удара.
Перевертывание
Структурные купола могут формироваться под воздействием горизонтальных напряжений в процессе, известном как повторное складывание, который включает в себя суперпозицию, или наложение, двух или более складчатых структур. Прямостоячие складки, образованные горизонтальным первичным напряжением в одном направлении, могут быть изменены другим горизонтальным напряжением, ориентированным под углом 90 градусов к исходному напряжению. Это приводит к наложению двух складчатых структур, подобно интерференционным картинам волн, что формирует систему впадин и куполов. Там, где синклинали обеих структур накладываются друг на друга, образуется впадина; однако, там, где антиклинали обеих структур накладываются друг на друга, образуется купол.
Диапиризм
Диапиризм – это вертикальное перемещение порции материала сквозь вышележащие слои для достижения равновесия в системе с установленным градиентом плотности (см. Нестабильность Рэлея — Тейлора). Для достижения равновесия порции из слоя, состоящего из менее плотного материала, будут подниматься к поверхности Земли, формируя структуры, которые чаще всего проявляются в поперечном сечении в форме "капли", где округлый конец расположен ближе к поверхности вышележащих слоев. Если вышележащие слои достаточно слабы для деформации при подъеме порции, может образоваться купол; в случаях, когда вышележащие слои практически не оказывают сопротивления приложенному напряжению, диапир может полностью проникать сквозь слои и извергаться на поверхность. К потенциальным материалам, составляющим эти менее плотные слои, относятся соль (обладающая высокой несжимаемостью, что создает структурную нестабильность, приводящую к диапиризму при погребении под отложенными слоями и воздействии вышележащего давления) и частично расплавленный мигматит (горная порода с метаморфической текстурой, часто встречающаяся в куполах из-за типичного участия тепла и/или давления в их формировании).
Игнозный проникновение
Внедрение магмы в слоистые осадочные породы и последующее образование лаколитов или магматических интрузий также может приводить к формированию куполов. В случае лаколитов это происходит, когда вертикальное движение магмы прекращается у основания определенного осадочного слоя или слоев и она начинает распространяться в стороны от канала подъема магмы. По мере того как магма растекается в стороны от питающего канала, формируется массивная магматическая масса в форме гриба. Это вызывает выпуклость вышележащих слоев осадочных пород, подобно гигантскому волдырю, и их деформацию в купол.
Повышение после удара
Сложный кратер, образованный столкновением гиперскоростного тела с другим, более крупным по размеру, характеризуется наличием купола в центре зоны удара. Эти купола обычно имеют значительные размеры (порядка десятков метров) и, как считается, являются результатом ослабления вышележащих слоев и фундамента после удара. Ослабление является ключевым фактором для вертикального поднятия, необходимого для формирования купола, поскольку оно позволяет вертикальному смещению происходить без ограничений, налагаемых исходной жесткостью не деформированной породы. Это смещение происходит из-за перераспределения равновесия относительно силы тяжести части горной породы в центре зоны удара, состоящей из слоев и фундамента. Ранее выдвигались теории, объясняющие поднятие купола эффектом упругой деформации (отскока), однако это подразумевало бы, что порода деформируется упруго. Упругая деформация маловероятна, учитывая, что удар сопровождается обширным растрескиванием и частичным плавлением породы, что изменяет ее механические свойства.