Strukturgeologisk forskning och strukturernas tredimensionella natur

Översättning: Helena Hansson mars 2024. Efter Carita Ääreläs artikel Rakennegeologinen tutkimus ja rakenteiden kolmiulotteisuus

1. Vad är strukturgeologi och varför behövs det?

Strukturgeologi studerar geologiska strukturer och deras tredimensionella uppträdande i berggrunden. Exempel på strukturer som förekommer i berggrunden inkluderar förkastningar, sprickor, veck, lineationer och skiffrighet. Strukturerna bildas som ett resultat av de heterogena spänningsförhållandena i berggrunden genererade av litosfärplattornas rörelser. Spänningstillståndet i berggrunden orsakar förändringar i stenarnas ursprungliga strukturer, detta leder till att stenarna deformeras. Strukturer förekommer på många skalor och varierar i storlek från millimeterstora till flera kilometer stora strukturer. Strukturer kan alltså observeras från ett tunnslip framställt av en enskild sten, ett stort klippområde eller till och med en bergskedja som sträcker sig över flera olika länder. Utöver utförandet av geometriska analyser av strukturer kan strukturgeologisk forskning användas för att undersöka den strukturella utvecklingen av berggrunden i ett visst område. Genom att kombinera information från olika områden kan man få en bredare förståelse för jordskorpans uppkomst och utveckling.

I strukturgeologisk forskning används olika typer av data såsom kartor, flygfoton, borrprov, geofysisk data, fältobservationer och mätningar av strukturer. Berggrundsstrukturerna måste beaktas vid byggande och utnyttjande av naturresurser. Särskilt spricksystem och förkastningar i berggrunden är viktiga faktorer inom bergbygge, eftersom hållfastheten hos stenen beror på hur mycket och hur tätt sprickor förekommer. Förekomsten av sprickor och förkastningar i berggrunden påverkar även grundvattenflödet, eftersom vatten rör sig lättare längs sprickor i berg med omfattande spricksystem. Många berggrundsstrukturer påverkar bildandet och förekomsten av olje- och malmfyndigheter.

2. Berggrundens strukturer är tredimensionella

Det är viktigt att komma ihåg att berggrundens strukturer alltid är tredimensionella, även om man oftast ser en tvådimensionell skärning av strukturerna på en berghäll. På grund av olika snitt på undersökningsytorna kan strukturerna ibland se mycket annorlunda ut än de faktiskt är (bild 1).

Bild 1. Berggrundens strukturer ser olika ut när de betraktas från olika snitt. Vecket i stenen är tydligt synligt från den vertikala ytan, medan samma veck knappt är igenkännlig på ett horisontellt plan och stenen ser bara kraftigt randig ut. Foto: P. Skyttä.

Genom att titta på vardagliga föremål från olika håll kan man lätt märka hur betraktningsvinkeln påverkar hur de ser ut. Till exempel ser ett dricksglas och en tallrik ut som cirklar när de ses rakt uppifrån, och sett från sidan ser ett dricksglas ut som en rektangel som breddar sig uppåt och en tallrik är linsformad. En penna ser ut som en linje när den ses uppifrån och sett från sidan kan den, beroende på betraktningsriktningen, antingen se ut som en linje eller som en punkt sett från spetsen (bild 2).

Bild 2. Sett från olika betraktningsvinklar ser en penna, tallrik och glas olika ut, precis som strukturerna i berggrunden. Foto: C. Äärelä.

Olikformade föremål kan se väldigt annorlunda ut från olika betraktningsvinklar. Därför bör man när man undersöker berggrundens strukturer försöka hitta en skärning där strukturen kan identifieras och deras position i berggrunden kan bestämmas. Att undersöka berggrundsstrukturer försvåras av deras placering i solid och ogenomskinlig sten.

Berggrundsstrukturer kan tänkas som plana, linjära eller en kombination av ovanstående element. De flesta strukturer är plana, även om de kan se linjära ut på en berghäll. Strukturerna måste således tänkas på som tredimensionella, med fortsättning ner i berggrunden, även om vi inte kan se dem. Planstrukturer inkluderar till exempel lagring i sedimentära bergarter, sprickor i berggrunden och skiffrighet. Linjära strukturer inkluderar olika lineationer och den fiktiva veckaxeln för veckstrukturer.

Källor:

Billings, M. P. 1972: Structural Geology. Prentice-Hall, Inc, Englewood Cliffs, New Jersey, 606 s.

Kilpeläinen, T. 2009 ja 2010: Rakennegeologian luennot. Turun yliopisto, Maantieteen ja geologian laitos.

Marshak, S. 2005: Earth: portait of a planet. W. W. Norton & Company, Inc. New York ja Lontoo.

McClay, K. R. 1987: The Mapping of Geological Structures. Open University Press. England. 161 s.

Skyttä, P. ja Kilpeläinen, T. 2015: Rakennegeologian peruskäsitteitä ja -menetelmiä. Kurssimoniste. Helsingin yliopisto, Geologian osasto ja Turun yliopisto, Maantieteen ja geologian laitos.

Van der Pluijm, B. A. 2004: Earth structure: an introduction to structural geology and tectonics. W.W. Norton & Company, Inc. New York. 656 s.