Voldid (geoloogia) — definitsioon, tüübid ja tekkemehhanismid

Voldid (geoloogia) — selge definitsioon, volditüübid ja tekkemehhanismid: kuidas settekihid painduvad, plaattetektoonika roll ja voltimisprotsesside selgitus.

Kivi deformeerub sageli nii, et see paindub, mitte ei purune. Seda nimetatakse voldiks. Terminit voldi kasutatakse geoloogias siis, kui üks või mitu algselt tasast ja ühtlast pinda, näiteks settekihid, on surve ja kõrge temperatuuri mõjul paindunud või kaardunud. Põhiline põhjus on tõenäoliselt mingi plaattetektoonika aspekt.

Kui kaks jõudu mõjuvad teineteise suunas vastastikku, painutatakse kivimikihte voldideks. Protsessi, mille käigus moodustuvad voldid kokkusurumise tõttu, nimetatakse voltimiseks. Voldimine on üks endogeensetest protsessidest; see toimub maakoores.

Kaljude voldid varieeruvad mikroskoopilistest kortsudest kuni mägede suuruste voldideni. Need esinevad üksikult üksikute voldidena ja ulatuslikes, eri suurusega voldirongides, mis on eri mõõtkavades. Piirkondlikul skaalal jaotunud voltide kogum moodustab voldivööndi, mis on orogeensete vööndite ühine tunnus.

On olemas suuremahulisi ja väiksemahulisi voldimisi. Suuremõõtmelised voldid esinevad peamiselt kahe tektoonilise plaadi kokkupõrkepiiril.

Mida voldi all mõistetakse — struktuuri põhielemendid

Voldi põhielemendid on:

• Hing (hinge) — voldi kõige kõveram osa, kus painutuse nurk on suurim.
• Jätked (limbs) — voldi külgmised osad, mis ulatuvad hingest välja ja on suhteliselt vähem kõverdunud.
• Teljetasand (axial plane) — kujuteldav tasand, mis jagab voldi sümmeetrilisi osi; kui see on maapinnaga risti, on voldil vertikaalne telg.
• Plunge — voldi telje kaldenurk horisondi suhtes (võib olla horisontaalne või allapoole suikuv).

Voldi tüübid (kuju ja orientatsiooni järgi)

Voldid liigitatakse mitmel moel. Peamised kujud on:

• Antikliin — kaardub ülespoole nagu kaar; vanemad kihid asuvad keskosas.
• Sinkliin — kaardub alla, moodustades nõo; nooremad kihid asuvad keskosas.
• Monokliin — üksik paind, kus kihid on ühelt poolt järsult kõrgemal.
• Ümberpööratud (overturned) voldid — üks jätke on teise suhtes ümberpööratud, sageli intensiivse kokkusurumise tulemus.
• Lamaminevad (recumbent) voldid — väga lamedad voldid, kus teljetasand on peaaegu horisontaalne.
• Isokliinsed voldid — voldi jätked on peaaegu paralleelsed; kortsuvad väga tugevalt.
• Chevron — teravate nurkadega voldid, millel on selgelt nurkjas kuju.
• Dome ja lohk (basin) — kolmemõõtmelised voldid, kus dome tõuseb keskelt ja lohk langeb keskelt.

Tekkimismehhanismid

Voldide teket mõjutavad mitmed mehaanilised protsessid ja tingimused:

• Elastne ja plastiline deformeerumine — madalamatel temperatuuridel ja lühikese aja jooksul kipub kivi murduma või pragunema; kõrgematel temperatuuridel ja suuremal sügavusel toimub plastiline voolamine ja paindumine.
• Buckle-folding (kokkutõmbumise kortsumine) — tekib, kui painduvad, suhteliselt jäigad kihid alluvad lateraalsele kokkusurumisele ja kortsuvedu viib voldi tekkeni, sarnaselt paberiribale, mis painutatakse kokku.
• Flexural slip — voldi moodustumisel liiguvad kihid üksteise suhtes mööda tasandeid; see mehhanism on tüüpiline kihiliste setete puhul ja sellega kaasnevad kihipõhised liikumispiirkonnad.
• Viscous flow ehk passiivne voolamine — kõrge temperatuuriga tingimustes ja pikkade ajaskaalade jooksul võivad kivimid käituda vedelikuna (eriti sulfiidid, setted ja metamorfsed kivimid), võimaldades voldi moodustumist voolamise kaudu.
• Salt diapir ja tõusvad mudavood — madala tihedusega soola- või muda-sisestused võivad voolata ülespoole, painutades ümbritsevaid kihte ja tekitades dome- või antikliinitaolisi vorme.

Mõju geoloogilistele tingimustele

Voldide tekkimist mõjutavad järgmised tegurid:

• Rõhk ja temperatuur — sügaval maakoores, kus rõhk ja temperatuur on kõrgemad, on plaatide deformatsioon plastilisem.
• Kihistikku moodustavate kivimite jäikus (competency) — jäigad kihid kalduvad moodustama selgepiirilisi voldihooge, pehmemad kihid voolavad või hägustavad voldi kuju.
• Kihi paksus — paksud kihid painutuvad teistmoodi kui õhukesed; paksus ja elastsete omaduste suhe määrab voldi lainepikkuse.
• Deformatsiooni kiirus ja kestus — aeglane deformatsioon soodustab plastilist voolamist, kiire deformatsioon toob kaasa murdumise või pragunemise.
• Vedelike olemasolu — maapõues olevad vedelikud vähendavad hõõrdumist ja võivad hõlbustada voolamist ja rekristalliseerumist.

Voldid majanduslikus ja teaduslikus tähenduses

Voldid mõjutavad maavarasid ja maapõue kasutamist:

• Nafta ja gaasi reservuaarid: antikliinid ja lohud võivad moodustada kaasatud ruume, kus bensiinitaolised vedelikud kogunevad — seetõttu on voltidel oluline roll nafta- ja gaasirajatiste otsingul.
• Maardlad: teatud metallide ja tahkete maavarade kontsentratsioonid on seotud deformatsioonivöönditega ja voldistruktuuridega.
• Ehitustööde riskid: tugevasti voldilised piirkonnad võivad olla ebastabiilsed ja sedavõrd keerulised infrastruktuuri rajamisel.

Uurimismeetodid

Voldide uurimiseks kasutatakse erinevaid meetodeid:

• Välitööd ja kaardistamine: kividest ja paljanditest saadud andmed annavad info voltide kuju, suuna ja vanuse kohta.
• Seismika: refleksioonseismika võimaldab näha voltide kolmemõõtmelist ülesehitust maapõues, mis on eriti tähtis nafta- ja gaasikandlates.
• Puurauguandmed ja geofüüsika: annavad täiendavat infot kivimite järjestuse ja nihete kohta.
• Laboratoorsed analüüsid ja mikroskoopia: aitavad määrata deformatsiooni mikrostruktuure ja metamorfsuse astet.
• Analüütilised ja numbrilised mudelid: füüsikaliste ja arvutipõhiste mudelite abil uuritakse voldi tekkemehhanisme ja mõjutavaid tegureid.

Skaleeritus ja näited

Voldid esinevad väga erinevatel mõõtkavadel: mikro- ja mesoskaalal nähtavad kortsud kuni mitmesaja kilomeetri pikkused orogeensed voldid. Tuntud voldisüsteeme võib leida näiteks Alpid, Himaalaja ja Appalaahid, kus suuremahuline plaatide kokkusurumine on tekitanud massiivseid voltimisstruktuure.

Kokkuvõte: Voldid on maakoores toimuva plastilise ja kihihoidliku deformatsiooni tulemus. Neid mõjutavad jõud, temperatuur, rõhk, kivimite omadused ja ajaskaala. Voldid mängivad olulist rolli nii maastiku kujundamisel kui ka maavarade kogunemises ning nende uurimine ühendab välitöid, geofüüsikat ja teoreetilist modelleerimist.

Küsimused ja vastused

K: Mis on geoloogias voldi?

K: Millest tekivad voldid kivimikihtides?

K: Kus toimub voldimine?

K: Kas voldid kivimites on erineva suurusega?

K: Kas ühes piirkonnas võib esineda mitu voldi?

K: Kas on olemas eri tüüpi voldid?

K: Kus leidub tavaliselt suuremõõtmelisi voldikesi?

Otsing