# Простой сдвиг

Опубликовано 2023-07-31

# Для чего нужен модуль?

Модуль простого сдвига необходим для восстановления структур осадочных бассейнов до требуемого этапа осадконакопления. Он позволяет восстановить недеформированное состояние вышележащих горизонтов на момент начала их осадконакопления, а также геометрию остальных объектов на полученном этапе. Данный модуль используется при работе с рифтогенными структурами, где проявлены деформации простого сдвига.

# Теория

# Деформация простого сдвига

Деформация простого сдвига рассматривается как вязкая деформация, при которой сохраняется непрерывность слоя (Fossen, 2016). В отличие от деформации межслоевого скольжения, при деформации простого сдвига не сохраняется длина деформируемых слоев, но всегда сохраняется их площадь (Groshong, 2006). Этот тип деформации может быть характерен для подобных складок, у которых стратиграфическая мощность слоев увеличивается в замковой части в процессе их деформирования (Ramsay and Huber, 1987).

Недеформированное состояние	Деформированное состояние

Согласно концепции простого сдвига (Verrall, 1981), слои деформируются так, как если бы они состояли из бесконечного числа плоских срезов, которые свободно скользят друг относительно друга в заданном направлении. Это направление определяется как направление простого сдвига. Cледовательно, в процессе деформации площадь недеформированного слоя (S₀) остается равной площади деформированного (S₁), но длины слоев (L₀, L₁) не сохраняются.

Угол направления простого сдвига не соответствует углу сдвига, так как угол сдвига определяет величину деформации. Дополнительную информацию по данной теме можно найти в учебнике Алексея Борисовича Кирмасова (2011).

# Уровень восстановления

Уровень восстановления – это уровень, который соответствует началу осадконакопления. Он используется для определения величины перемещения каждого узла активного горизонта до уровня восстановления вдоль направления простого сдвига (Verrall, 1981).

Уровень восстановления обычно представляет собой горизонтальную линию, однако в случаях, когда известен палеорельеф при осадконакоплении, он может быть представлен наклонной линией.

В теоретическом примере ниже, уровень восстановления представлен горизонтальной линией. Процесс восстановления активного и пассивного горизонтов вдоль направления простого сдвига 70° описан в разделе Процесс восстановления.

# Величина перемещения

Величичина перемещения – это величина перемещения каждого узла активного горизонта до уровня восстановления. Она определяется для каждого узла активного горизонта и зависит как от его геометрии, так и от уровня восстановления.

# Активный горизонт

Активный горизонт – это горизонт, геометрия которого при восстановлении соответствует уровню восстановления, то есть уровню начала его осадконакопления.

# Пассивные объекты

Пассивные объекты – это объекты (разломы, горизонты, линии), которые при восстановлении характеризуют геометрию структуры на момент начала осадконакопления активного горизонта.

Восстановление осуществляется путем перемещения каждого узла пассивного объекта на величину перемещения вдоль единого направления простого сдвига.

Для корректного восстановления деформации простого сдвига узлы активного горизонта и пассивных объектов должны располагаться на одной линии направления простого сдвига. Если необходимые узлы отсутствуют, то Кинематик автоматически их добавит.

# Направление простого сдвига

Направление простого сдвига – это направление, вдоль которого происходит деформация слоев при простом сдвиге. Каждый узел активного горизонта и пассивных объектов перемещается вдоль этого направления на определенную величину перемещения.

Направление простого сдвига определяется углом между горизонталью и направлением, вдоль которого происходит деформация. Следовательно, значения этого угла варьируют от 0° до 180°. На основании этого угла выделяются два типа простого сдвига:

Вертикальный простой сдвиг – это тип сдвига, при котором угол направления сдвига равен 90°.
Наклонный простой сдвиг – это тип сдвига, при котором угол направления сдвига принимает любое значение от 0° до 180°, отличное от 90°.

В природе редко встречаются ситуации при которых проявлены деформации вертикального простого сдвига (Xiao and Suppe, 1992; Erickson et al., 2000; Groshong, 2006). Поэтому при восстановлении деформации простого сдвига в осадочных комплексах рекомендуется использовать значения от 65° до 70°, или от 110° до 115°(McClay, 1990), 67° или 113° (Xiao and Suppe, 1992), 70° или 110° (Lingrey and Vidal-Royo, 2015).

# Процесс восстановления

В данном теоретическом примере показан процесс восстановления структуры на момент начала осадконакопления активного горизонта. Для примера выбрано направление простого сдвига 70°.

Процесс восстановления деформации простого сдвига сводится к следующим трем шагам:

Добавление дополнительных узлов в активные и пассивные объекты для корректного восстановления структуры вдоль выбранного направления простого сдвига в 70°
Вычисление величины перемещения для каждого узла активного горизонта и создание линии восстановленного активного горизонта на момент начала его осадконакопления. Длина исходной линии активного горизонта (L₀) не равна длине восстановленной линии (L₁)
Перемещение каждого узла пассивного объекта вдоль направления простого сдвига на вычисленную величину перемещения и создание линии восстановленного пассивного горизонта

В Кинематик первый шаг выполняется автоматически. Однако, если его пропустить, то в активные и пассивные объекты не будут добавлены необходимые узлы, что может привести к некорректному восстановлению структуры вдоль выбранного направления простого сдвига. В результате, деформация может быть неправильно восстановлена и это может повлиять на достоверность полученных результатов.

# Рабочий процесс

# Компоненты модуля

Модуль простого сдвига включает следющие компоненты:

Компонент	Описание
Уровень развертки	Добавление одной линии уровня восстановления. Если добавленная линия является кривой, состоящей из множества узлов, то уровень восстановления будет соответствовать отрезку между первым и последним узлом этой линии.
Активные горизонты	Добавление одной или нескольких линий активного горизонта.
Пассивные объекты	Добавление одной или нескольких линий пассивных объектов.
Направление сдвига	Выбора угла направления простого сдвига. По умолчанию установлено значение 90°, что соответствует вертикальному простому сдвигу. Угол варьируется в диапазоне от 0° до 180°.
Выполнить	Выполнение операции восстановления простого сдвига. Данный компонент доступен, если во все остальные компоненты модуля добавлены объекты.

# Вертикальный простой сдвиг

В качестве примера используется разрез осадочного чехла Северо-Восточной Арктики, который был опубликован в тектоностратиграфическом атласе под редакцией Олега Владимировича Петрова и Мортена Смельрора (2020). Восстановление структуры происходит на момент начала осадконакопления неоген-четвертичных отложений, предполагая развитие деформации вертикального простого сдвига.

Протяженность разреза составляет около 630 километров, поэтому вертикальный масштаб превышен в 5 раз для более наглядного отображения структуры осадочного чехла. Для удобства добавления объектов в модуль простого сдвига были созданы следующие пользовательские группы:

Уровень восстановления – горизонтальная линия поверхности дна
Активный горизонт – подошва неоген-четвертичных отложений
Пассивные объекты – все остальные горизонты и разломы в осадочном чехле

Общее количество узлов во всех линиях исходного разреза составляет 9587, а восстановленного – 13666. Таким образом, в процессе восстановления деформации простого сдвига автоматически была учтена геометрия активного горизонта и пассивных объектов, что привело к добавлению 3809 узлов. Кинематик выполняет эту операцию автоматически, не требуя от пользователя указывать какие-либо дополнительные параметры.

Сохранить проектный файл разреза Северо-Восточной Арктики можно в разделе Примеры.

В текущей версии программы возможно некорректное отображение списков справа при добавлении большого числа объектов. Это будет исправлено при обновлении дизайна программы в следующей версии.

# Наклонный простой сдвиг

Восстановление деформации наклонного простого сдвига выполняется по данным упрощенной структурной интерпретации полуграбена в северной части Северного моря, опубликованной в работе Энтони Эванса и Нила Паркинсона (Evans and Parkinson, 1983).

В этом разрезе представлены структуры Северо-Шетландского желоба и хребта Магнус, где располагается нефтяное месторождение BP Magnus (Shepherd, 2015). Данные структуры простираются на северо-восток от платформы Шетландских островов и образовались в результате дилатационной тектоники в средней юре – раннем мелу.

Структурная реконструкция относится к первым 6 горизонтам пострифтового комплекса, который включает в себя четвертичные, третичные и верхнемеловые отложения. В качестве исходного уровня осадконакопления используется горизонтальная линия, а направление простого сдвига составляет 105°.

Направление простого сдвига может быть антитетическим по отношению к основным разрывным нарушениям структуры (Groshong, 2006). В этом примере угол наклона разломов составляет 75°, следовательно, направление простого сдвига может быть установлено на 105°.

Процесс восстановления синрифтового комплекса и окончательная модель тектонической реконструкции структуры представлены в разделе Деформация висячего крыла.

Сохранить проектный файл разреза северной части Северного моря можно в разделе Примеры.

# Примеры

# Северо-Восточная Арктика

Разрез осадочного чехла Северо-Восточной Арктики по Петров и Смелрор, 2020

В проекте представлен разрез осадочного чехла Северо-Восточной Арктики, который был опубликован в тектоностратиграфическом атласе под редакцией Олега Владимировича Петрова и Мортена Смельрора (2020).

Работа с разрезом приведена в разделе Вертикальный простой сдвиг.

Сохранить проект

northeast-arctic.zip 123KB

# Северное море

Разрез полуграбена в северной части Северного моря по Evans and Parkinson, 1983

В проекте представлена структура полуграбена в северной части Северного моря, опубликованной в работе Энтони Эванса и Нила Паркинсона (Evans and Parkinson, 1983).

Работа с разрезом приведена в разделе Наклонный простой сдвиг.

Сохранить проект

north-sea.zip 13.3MB

# Литература

Erickson, G., Hardy, S., Suppe, J., 2000. Sequential Restoration and Unstraining of Structural Cross Sections: Applications to Extensional Terranes. AAPG Bulletin 84 (2), 234–249.
Evans, A.C. and Parkinson, D.N., 1983. A half-graben and tilted fault block structure in the Northern North Sea. In: Bally, A.W.s (Ed.): Seismic Expression of Structural Styles. Studies in Geology Series No. 15. Studies in Geology Series, 2.2.2-7-2.2.2-11.
Fossen, H., 2016. Structural geology. Cambridge University Press, United Kingdom, 524 pp.
Groshong, R.H., 2006. 3-D structural geology: A Practical Guide to Quantitative Surface and Subsurface Map Interpretation. Springer Berlin, Heidelberg, 400 pp.
Hongbin, X., Suppe, J., 1992. Origin of Rollover. AAPG Bulletin 76, 509–529.
Lingrey, S., Vidal-Royo, O., 2015. Evaluating the quality of bed length and area balance in 2D structural restorations. Interpretation 3, SAA133–SAA160.
McClay, K. R., 1990. Deformation mechanics in analogue models of extensional fault systems. Geological Society, London, Special Publications 54, 445–453.
Ramsay, J.G., Huber, M.I., 1983. The Techniques of Modern Structural Geology Volume 2: Vol.2: Folds and Fractures. Academic Press, 700 pp.
Shepherd, M., 2015. Oil Strike North Sea: A first hand history of North Sea oil. Luath Press Ltd., Edinburgh, 208 pp.
Verrall, P, 1981. Structural interpretation with applications to North Sea problems. Course Notes No 3, 6-10^th July, Joint Association of Petroleum Exploration Courses (JAPEC), London.
Кирмасов, А.Б., 2011. Основы структурного анализа. Научный мир, Москва, 368 стр.
Петров, О.В. и Смелрор, М., 2020. Тектоностратиграфический атлас Восточной Арктики. Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского, Санкт-Петербург, 152 стр.