1.3.2 Skärzoner

Skärzoner är de mest betydelsefulla strukturella dragen och utgör deformationsmarkörer i orogena bälten. De är platser för föredragen ackommodation av deformation och den relativa rörelsen mellan jordskorpeblock i både fanerozoiska och proterozoiska orogener. Majoriteten av den publicerade litteraturen om skjuvzoner handlar om metoder och tolkningar som huvudsakligen härrör från låggradiga fältexempel. Å andra sidan har höggradiga bergarter traditionellt studerats utförligt när det gäller metamorfisk petrologi och geokemi, men mer sällan ur strukturell synvinkel. Huvudskälet till detta är att det är svårt att tolka komplexa strukturgeometrier i höggradiga miljöer. Många forskare har försökt göra sina analyser genom enkel extrapolering av studier i låggradiga till höggradiga bergarter, men detta kan leda till felaktiga tolkningar.

Skärzoner är, enligt en enkel definition, mycket kraftigare deformerade än de omgivande bergarterna. En skjuvzon är en plan zon av koncentrerad deformation som i sig själv, eller i förening med andra zoner, bidrar till att tillgodose, eller helt tillgodoser, en påtvingad regional eller lokal belastningshastighet som överstiger hållfastheten hos landberget. Om deformationen huvudsakligen sker genom kompression eller utvidgning kallas den ren skjuvning (även koaxial deformation), och om deformationen sker genom tangentiella (väggparallella) förskjutningar kallas den enkel skjuvning (även icke-koaxial deformation). Om deformationen i en skjuvzon består av båda dessa är det allmän skjuvning. Transpression- och transtensionsdeformationer är resultatet av en sådan komponent av ren skjuvning tillsammans med enkel skjuvning i en deformationszon. Traditionellt har termen skjuvzon endast använts för att beteckna duktila skjuvzoner för att skilja dem från renodlade förkastningar. Termen skjuvzon, som används av Ramsay (1980), omfattar dock både rent skurna förkastningar och duktila skjuvzoner.

Skjuvzonerna definierar huvudgränserna för djupt eroderade orogena bälten samt zoner med mer intensiv deformation inom dem. Förskjutningen längs skjuvzonerna kan vara av typen dip, oblik eller strike-slip. Karaktären av dessa avgränsande skjuvzoner är användbar för att begränsa den kinematiska utvecklingen av mycket komplexa orogena bälten. Dessa uppgifter skulle bli utgångspunkten för modellering av de tektoniska processer som formade de panerozoiska och proterozoiska orogena bältena. Skjuvzonernas karaktär, geometri och andra kinematiska analyser begränsar oberoende av varandra förhållandet mellan orogena segment. Detta skulle avsevärt förbättra vår förståelse av de proterozoiska orogena processerna i kombination med tillgängliga geokronologiska data. Det är troligt att stora horisontella förskjutningar dominerade utvecklingen av proterozoiska orogena bälten. Förskjutningarna sker vanligen längs stora skjuvningszoner som kopplar samman deformationen på mellan- och lägre jordskorpanivåer med deformationen i högnivåförlandets tryckbälten (Daly, 1988). Erosionsnivån i de flesta proterozoiska orogena bälten resulterar i en omfattande exponering av skjuvade gnejser och en vanlig avsaknad av främre dragbälten.

Skjuvzoner är mycket betydelsefulla på flera sätt: (1) De är de främsta målen för mineralprospektering eftersom mineralisering ofta är förknippad med specifika geometriska egenskaper som böjningar och skärningar. (2) De är platser för mycket stora påfrestningar och erbjuder några av de starkaste verktygen för att reda ut de komplexa deformationsegenskaperna i jordskorpan; (3) Skjuvzoner är också platser för magmatiska intrusioner som alkaliska bergarter, granitplutoner och anorthositer. (4) De är de enda permeabla vägarna för den stora kontinentala jordskorpan och fungerar som effektiva vätskebanor under aktiv deformation. (5) De blir ofta potentiellt farliga platser på grund av den förhöjda koncentrationen av radongas i marken, som ibland är relaterad till urankoncentrationen. En möjlig korrelation mellan skjuvzonen och U-Th-innehållet tyder på en progressiv ökning av U-anrikningen med deformation, och bälten av omfattande mylonitisering, upprepad reaktivering och kemisk överföring.

Enligt Ramsay (1980) kan skjuvzoner klassificeras i tre typer: (1) spröda skjuvzoner, där tangentiell (väggparallell) förskjutning sker längs spröda sprickor och väggberget förblir ospänt, (2) spröda-duktila skjuvzoner, där den tangentiella rörelsen längs zonen är förknippad med både duktila deformationer och spröda sprickor, och (3) duktila skjuvzoner, där den tangentiella rörelsen är förknippad enbart med duktila deformationer. Spröda skjuvningszoner eller förkastningszoner är en speciell variant av skjuvningszoner, där det finns en tydlig diskontinuitet mellan sidorna av zonen och där sidoväggarna är nästan obelastade eller på sin höjd brecciated. Sådana förkastningszoner tillskrivs i allmänhet sprött brott som styrs av de begränsande elastiska egenskaperna hos berget under orogena påfrestningar. De dominerar i de övre och mellersta skorpnivåerna till skillnad från de högkvalitativa duktila skjuvningszonerna i de djupa skorpnivåerna. En smal spröd skjuvningszon som består av diskreta strejkslipförkastningar kan bli bredare i den djupare jordskorpan och anta formen av en bred duktila skjuvningszon i den nedre jordskorpan och den övre mantelns djup. Studiet av utvecklingen av förkastningsmönster i spröda skjuvningszoner underlättar den korrekta kinematiska analysen av multipelt deformerade skjuvningszoner. Spröda skjuvningszoner kännetecknas främst av förekomsten av kataklasiter och skåror. En kataklasit saknar bladverk och består av kantiga klumpar i en finkornig matris som består av nyutvecklade mineraler, främst vit glimmer, klorit och/eller kalcit. En liknande klassificering som den som används för myloniter tillämpas på kataklasiter. Denna kan också graderas till mylonit efter den inledande kataklasiten. Guggar är osammanhängande förkastningsstenar som är resultatet av ytliga nivårörelser i en zon som ofta har en svag foliation. De tenderar att vara begränsade till smala zoner ofta inom bredare mylonitiska eller kataklastiska zoner.

De spröda-ductila skjuvzonerna är vanligen förknippade med en viss duktila deformation i väggarna, som uppvisar permanenta spänningar på ett avstånd av upp till 10 m på vardera sidan av förkastningsplanet. Det finns en möjlighet att den duktila delen av deformationshistorien bildades vid en annan tidpunkt än den för sprickan som är diskontinuerlig. En annan typ av spröd-ductil skjuvzon är förlängningsbrottet. Deformationszonen uppvisar en en-echelon rad av förlängningsöppningar, som i allmänhet är fyllda med fibröst kristallint material. Öppningarna gör vanligtvis en vinkel på 45 grader eller mer med skjuvzonen och ibland i en sigmoidform.

Den duktila deformationen dominerar och rymmer huvudsakligen i form av duktila skjuvzoner i den nedre jordskorpan och den övre manteln, som bildar basen av litosfären med metamorfa förhållanden av högre grad. Duktila skjuvningszoner är allmänt beskrivna från stora områden av höggradiga terraner som är förknippade med proterozoiska orogener över hela jordklotet. Dessa zoner är viktiga i tektoniska rekonstruktioner som en källa till information om den relativa rörelsen av stora jordskorpeblock eller plattor i det geologiska förflutna. Högkvalitativa terraner som bildas vid höga tryck (8-10 kbar) och temperaturer (700-1000 °C) i de djupare orogenerna i jordskorpan. De duktila skjuvningszoner som bildas under höggradiga förhållanden förblir aktiva kontinuerligt eller intermittent under flera episoder av tektonisk aktivitet. Som ett resultat av detta kan en överlagring av yngre spröda-duktila och spröda deformationer också identifieras i en tidigare zon med duktila miljöer. Det krävs en noggrann analys för att särskilja polyfasdeformationerna och deras respektive vävnader för att härleda deras motsvarande deformationsfaser.

Duktila skjuvningszoner kännetecknas vanligen av utvecklingen av mylonitiska vävnader. I granitmaterial till exempel är vävnaderna väldefinierade i form av tätt intilliggande foliation av omväxlande lager av rekristalliserade kvartskorn, mjölkaktiga band av finkornig, rekristalliserad fältspat och finplattade biotiter. Foliationsytorna innehåller en mycket stark linjering (stretching lineation) som definieras av förlängning (och/eller boudinage) av mineraler som hornblände, micas, kvarts, fältspat etc. samt mineralaggregat. S-C-myloniter är mycket vanliga, vilket tyder på en icke koaxial deformationshistoria. Storleken på deformationen är mycket varierande, vilket resulterar i förekomsten av mylonitiska serier (proto- till ultramylonit). Retrogression, minskning av kornstorleken, utveckling av ny korntillväxt, särskilt biotit, kyanit, staurolit och muskovit är typiska.