Τάση, Παραμόρφωση - Ποσοτική Τεκτονική Ανάλυση

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

No description available.

Comments

Presentation Transcript

Τάση, παραμόρφωση και ποσοτική τεκτονική ανάλυση:

Τάση, παραμόρφωση και ποσοτική τεκτονική ανάλυση Αλέξανδρος Χατζηπέτρος chatzipetros.weebly.com

Πώς παραμορφώνονται τα πετρώματα;:

Πώς παραμορφώνονται τα πετρώματα; Οι τεκτονικές δυνάμεις δρουν συνεχώς στη λιθόσφαιρα και προκαλούν τη συμπίεση, τον εφελκυσμό, τη θραύση και την πτύχωση των πετρωμάτων. Η ενεργειακή πηγή είναι η θερμότητα της Γης, η οποία μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια. 06:26 chatzipetros.weebly.com 2

Τάση:

Τάση Η ομογενής τάση είναι η συνθήκη κατά την οποία η τάση που ασκείται σε ένα σώμα είναι ίση σε όλες τις κατευθύνσεις. Στα πετρώματα είναι επίσης και περιοριστική τάση, επειδή κάθε σώμα πετρώματος στη λιθόσφαιρα περιορίζεται από τα άλλα πετρώματα γύρω του. Η διαφορική τάση είναι η τάση που δεν είναι ίση σε όλες τις διευθύνσεις. 06:26 chatzipetros.weebly.com 3

Διαφορικές τάσεις:

Διαφορικές τάσεις Υπάρχουν τρία είδη διαφορικών τάσεων: Εφελκυστική τάση, που επιμηκύνει το πέτρωμα. Συμπιεστική τάση, που επιβραχύνει το πέτρωμα. Διατμητική τάση, που προκαλεί πλάγια παραμόρφωση. 06:26 chatzipetros.weebly.com 4

Slide 5:

chatzipetros.weebly.com 06:26 5 Απαραμόρφωτο πέτρωμα Εφελκυστική τάση Συμπιεστική τάση Διατμητική τάση

Το ελλειψοειδές των τάσεων:

Το ελλειψοειδές των τάσεων 06:26 chatzipetros.weebly.com 6

Άξονες της τάσης:

Άξονες της τάσης σ 1 : μέγιστη κύρια τάση σ 2 : ενδιάμεση κύρια τάση σ 3 : ελάχιστη κύρια τάση Σε οποιοδήποτε σημείο ενός σώματος ασκείται δύναμη υπό γωνία β, και η οποία μπορεί να αναλυθεί σε δύο συνιστώσες, μία κάθετη (σ n) και μία διατμητική (τ): 06:26 chatzipetros.weebly.com 7

Διατμητική τάση:

Διατμητική τάση Όταν σε ένα σώμα ασκείται μία δύναμη F (τάση) υπό γωνία β, αυτή μπορεί να αναλυθεί σε κάθετη ( σ n ) και εφαπτομενική ή διατμητική ( τ ) συνιστώσα . 06:26 chatzipetros.weebly.com 8 F σ n τ β

Διατμητική τάση:

Διατμητική τάση 06:26 chatzipetros.weebly.com 9 F σ n τ β Στα κύρια επίπεδα οι διατμητικές τάσεις μηδενίζονται. Σε ομογενή και ισότροπα σώματα η μέγιστη τιμή της διατμητικής τάσης επιτυγχάνεται με γωνία θ=45 ο . Στα γεωλογικά σώματα ( ανισότροπα ) η γωνία αυτή είναι μικρότερη και συνήθως θεωρείται 30 ο .

Στάδια παραμόρφωσης:

Στάδια παραμόρφωσης Όταν ένα πέτρωμα υπόκειται σε πιέσεις, τότε περνά από τρία στάδια παραμόρφωσης με την αύξηση της τάσης: Ελαστική παραμόρφωση είναι μία αναστρέψιμη αλλαγή στον όγκο ή στο σχήμα ενός πετρώματος. Πλαστική παραμόρφωση είναι μία μη αναστρέψιμη αλλαγή στο σχήμα και / ή στον όγκο ενός πετρώματος που ξεπέρασε το ελαστικό όριο. Θραυσιγενής παραμόρφωση είναι η θραύση του πετρώματος όταν ξεπεραστεί τόσο το ελαστικό, όσο και το πλαστικό όριο παραμόρφωσης. 06:26 chatzipetros.weebly.com 10

Slide 11:

Γενικά, η παραμόρφωση δίνεται από τον παρακάτω τύπο: L 0 : αρχικό μήκος L 1 : τελικό μήκος Σε ένα στερεό η παραμόρφωση υπολογίζεται από τον τύπο: V 0 : αρχικός όγκος V 1 : τελικός όγκος 06:26 chatzipetros.weebly.com 11

Slide 12:

Ελαστικό όριο Θραύση Παραμόρφωση Τάση Ελαστική παραμόρφωση Πλαστική παραμόρφωση Παραμένουσα παραμόρφωση 06:26 chatzipetros.weebly.com 12

Πλαστική παραμόρφωση και θραύση:

Πλαστική παραμόρφωση και θραύση Ένα θραυσιγενές (εύθραυστο) σώμα παραμορφώνεται με διάρρηξη. Όσο ψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερο πλαστικό και λιγότερο θραυσιγενές γίνεται το σώμα. Τα πετρώματα είναι θραυσιγενή στην επιφάνεια της Γης, αλλά στο βάθος, όταν η θερμοκρασία ανέβει λόγω της γεωθερμικής βαθμίδας, γίνονται πλαστικά. 06:26 chatzipetros.weebly.com 13

Slide 14:

Θραυσιγενή πετρώματα: πολύ μικρή πλαστική παραμόρφωση πριν τη θραύση. Πλαστικά πετρώματα: μεγάλη πλαστική παραμόρφωση πριν τη θραύση. 06:26 chatzipetros.weebly.com 14

Περιοριστική τάση:

Περιοριστική τάση Η περιοριστική τάση είναι μία ομοιόμορφη συμπίεση του πετρώματος, η οποία οφείλεται στο βάρος όλων των υπερκείμενων πετρωμάτων (λιθοστατική πίεση). Η υψηλή λιθοστατική πίεση αποτρέπει τη δημιουργία ρωγμώσεων και έτσι ελαττώνει τις θραυσιγενείς ιδιότητες. Αυτός είναι ένας ακόμη λόγος γιατί τα πετρώματα μπορούν να πτυχωθούν. 06:26 chatzipetros.weebly.com 15

Θραύση:

Θραύση Όλα τα άτομα ενός στερεού μεταδίδουν την τάση που ασκείται σε αυτή. Όταν η τάση ξεπερνά τη δύναμη των δεσμών μεταξύ των ατόμων τότε ένα από τα παρακάτω μπορεί να συμβεί: Τα άτομο μετακινούνται σε μία άλλη θέση του κρυσταλλικού πλέγματος για την ανακούφιση της πίεσης (μεταμόρφωση). Οι δεσμοί διαρρηγνύονται και συμβαίνει θραύση. 06:26 chatzipetros.weebly.com 16

Ρυθμός παραμόρφωσης:

Ρυθμός παραμόρφωσης Ο ρυθμός παραμόρφωσης περιγράφει την παραμόρφωση ενός πετρώματος με το χρόνο. Ο ρυθμός παραμόρφωσης είναι ο ρυθμός με τον οποίο ένα πέτρωμα αλλάζει το σχήμα του ή τον όγκο του. Όσο χαμηλότερος είναι ο ρυθμός παραμόρφωσης, τόσο περισσότερο ευνοείται η πλαστική παραμόρφωση. 06:26 chatzipetros.weebly.com 17

Slide 18:

06:26 chatzipetros.weebly.com 18 Χαμηλή θερμοκρασία, υψηλός ρυθμός παραμόρφωσης Υψηλή θερμοκρασία, υψηλός ρυθμός παραμόρφωσης Υψηλή θερμοκρασία, χαμηλός ρυθμός παραμόρφωσης

Ενισχύοντας την πλαστικότητα:

Ενισχύοντας την πλαστικότητα Οι υψηλές θερμοκρασίες, οι υψηλές ομογενείς τάσεις και οι χαμηλοί ρυθμοί παραμόρφωσης (χαρακτηριστικά του βαθύτερου φλοιού και του μανδύα): Ελαττώνουν τις θραυσιγενείς ιδιότητες. Ενισχύουν τις πλαστικές ιδιότητες. 06:26 chatzipetros.weebly.com 19

Τύποι τεκτονικής παραμόρφωσης:

Τύποι τεκτονικής παραμόρφωσης 06:26 chatzipetros.weebly.com 20 Ρηξιγενής ή θραυσιγενής τεκτονική Πτυχογόνος ή πλαστική τεκτονική Αύξηση πίεσης – θερμοκρασίας

Η σύσταση επηρεάζει την πλαστικότητα (1):

Η σύσταση επηρεάζει την πλαστικότητα (1) Η σύσταση ενός πετρώματος επηρεάζει τις ιδιότητές του. Ο χαλαζίας, ο γρανάτης και ο ολιβίνης είναι πολύ θραυσιγενείς. Οι μαρμαρυγίες, η άργιλος, ο ασβεστίτης και η γύψος είναι πλαστικά. Η παρουσία νερού σε ένα πέτρωμα μειώνει τη θραυστικότητα και αυξάνει την πλαστικότητα. Το νερό επηρεάζει τις ιδιότητες αδυνατίζοντας τους χημικούς δεσμούς στα ορυκτά και σχηματίζοντας υμένες γύρω από τους κρυστάλλους. 06:26 chatzipetros.weebly.com 21

Η σύσταση επηρεάζει την πλαστικότητα (2):

Η σύσταση επηρεάζει την πλαστικότητα (2) Τα πετρώματα που παραμορφώνονται σχετικά εύκολα με πλαστική παραμόρφωση είναι οι ασβεστόλιθοι, τα μάρμαρα, οι σχιστόλιθοι και οι φυλλίτες. Τα πετρώματα που συνήθως παραμορφώνονται με θραυσιγενή αντί για πλαστική παραμόρφωση είναι οι ψαμμίτες, οι χαλαζίτες, οι γρανίτες, οι γρανοδιορίτες και οι γνεύσιοι. 06:26 chatzipetros.weebly.com 22

Αντοχή των πετρωμάτων (1):

Αντοχή των πετρωμάτων (1) Η αντοχή των πετρωμάτων στη Γη δεν αλλάζει ομοιόμορφα με το βάθος. Υπάρχουν δύο μέγιστα στο γράφημα αντοχής με βάθος. Η αντοχή εξαρτάται από τη σύσταση, την θερμοκρασία και την πίεση. Τα πετρώματα στο φλοιό είναι πλούσια σε χαλαζία, έτσι οι μηχανικές ιδιότητες του χαλαζία παίζουν σημαντικό ρόλο στην αντοχή του φλοιού. Η αντοχή αυξάνει μέχρι το βάθος των 15 km . Πάνω από τα 15 km τα πετρώματα θραύονται και παραμορφώνονται με θραυσιγενή παραμόρφωση. 06:26 chatzipetros.weebly.com 23

Αντοχή των πετρωμάτων (2):

Αντοχή των πετρωμάτων (2) Κάτω από τα 15 km οι διαρρήξεις γίνονται λιγότερο συχνές επειδή ο χαλαζίας γίνεται πιο ασθενής και τα πετρώματα γίνονται γρήγορα πλαστικά. Τα πετρώματα στο μανδύα είναι πλούσια σε ολιβίνη. Ο ολιβίνης έχει μεγαλύτερη αντοχή από το χαλαζία και έτσι η αλλαγή των ιδιοτήτων (θραυσιγενής – πλαστική) απαντάται σε βάθος 40 km. 06:26 chatzipetros.weebly.com 24

Slide 25:

chatzipetros.weebly.com Αντοχή του πετρώματος Βάθος Μετάβαση θραυσιγενούς-πλαστικής παραμόρφωσης στο φλοιό Μετάβαση θραυσιγενούς-πλαστικής παραμόρφωσης στο μανδύα Βάση του φλοιού Λιθόσφαιρα Ασθενόσφαιρα ΦΛΟΙΟΣ ΜΑΝΔΥΑΣ 06:26 25

Αντοχή των πετρωμάτων (3):

Αντοχή των πετρωμάτων (3) Στους περίπου 1.300 o C, η αντοχή των πετρωμάτων είναι πάρα πολύ μικρή. Η θραυσιγενής παραμόρφωση δεν είναι πλέον δυνατή. Η διακοπή των θραυσιγενών ιδιοτήτων σημαίνει τη μετάβαση από τη λιθόσφαιρα στην ασθενόσφαιρα. 06:26 chatzipetros.weebly.com 26

Απότομες κινήσεις:

Απότομες κινήσεις Οι απότομες μετατοπίσεις προκαλούνται από τη θραύση των πετρωμάτων και την κίνηση κατά μήκος των ασυνεχειών . Η τάση συσσωρεύεται αργά έως υπερνικηθεί η τριβή, οπότε και παρατηρείται απότομη ολίσθηση. Αποτέλεσμα είναι η δημιουργία ρηγμάτων. Η μεγαλύτερη κάθετη μετατόπιση που παρατηρήθηκε ποτέ ήταν στο σεισμό της Αλάσκας το 1899 με μέγιστη τιμή τα 15 m . 06:26 chatzipetros.weebly.com 27

Βαθμιαίες κινήσεις:

Βαθμιαίες κινήσεις Οι βαθμιαίες κινήσεις είναι η αργή ανύψωση, καταβύθιση ή οριζόντια μετατόπιση τεμαχών. Οι τεκτονικές κινήσεις είναι βαθμιαίες. Η κίνηση επάνω σε ρήγματα είναι συνήθως, αλλά όχι πάντα, απότομη. 06:26 chatzipetros.weebly.com 28

Slide 29:

06:26 chatzipetros.weebly.com 29

Slide 30:

06:26 chatzipetros.weebly.com 30

Ποσοτική τεκτονική ανάλυση:

Ποσοτική τεκτονική ανάλυση Είναι το σύνολο των μεθοδολογιών με τις οποίες διαπιστώνεται η θέση των αξόνων της τάσης στο χώρο και στο χρόνο. Η ανάλυση πραγματοποιείται με την ανάλυση και την ποσοτικοποίηση παραμορφωτικών δομών, επομένως πρόκειται για μία οπισθανάλυση ( back-analysis). 06:26 chatzipetros.weebly.com 31

Πτεροειδείς διακλάσεις:

06:26 chatzipetros.weebly.com 32 Πτεροειδείς διακλάσεις Μικρές ανοικτές ρωγμές φακοειδούς ή σιγμοειδούς μορφής πληρωμένες με ασβεστίτη, χαλαζία ή άλλα ορυκτά. Η πλήρωση των ρωγμών είναι σύγχρονη με τη δημιουργία τους. Δημιουργούνται λόγω των διατμητικών τάσεων σύμφωνα με το μοντέλο του Anderson.

Τεκτονικοί στυλόλιθοι:

06:26 chatzipetros.weebly.com 33 Τεκτονικοί στυλόλιθοι Έχουν τη μορφή «ραφών» και δημιουργούνται κυρίως σε ανθρακικά πετρώματα λόγω μερικής διάλυσής τους. Δημιουργούνται λόγω της άσκησης συμπιεστικών τάσεων. Πρέπει να διακρίνονται από τους στρωματογραφικούς στυλόλιθους .

Γραμμώσεις τεκτονικής ολίσθησης:

06:26 chatzipetros.weebly.com 34 Γραμμώσεις τεκτονικής ολίσθησης Δημιουργούνται λόγω της τριβής των δύο τεμαχών ενός ρήγματος μεταξύ τους. Δείχνουν τόσο τη διεύθυνση, όσο και το είδος της κίνησης. Η διαπίστωση της φοράς μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους, κυρίως όμως με μικρές τεκτονικές αναβαθμίδες κλίμακας mm .

Τεκτονικές αυλακώσεις:

06:26 chatzipetros.weebly.com 35 Τεκτονικές αυλακώσεις Πρόκειται για μεγάλης κλίμακας γραμμώσεις που παραμορφώνουν κυματοειδώς μία ρηξιγενή επιφάνεια. Υποδηλώνουν κινήσεις μεγάλης κλίμακας.

Slide 36:

06:26 chatzipetros.weebly.com 36

Slide 37:

06:26 chatzipetros.weebly.com 37

Slide 38:

06:26 chatzipetros.weebly.com 38

Slide 39:

06:26 chatzipetros.weebly.com 39

Slide 40:

06:26 chatzipetros.weebly.com 40

Μέθοδοι προσανατολισμού των τεκτονικών φάσεων:

Μέθοδοι προσανατολισμού των τεκτονικών φάσεων Γραφική μέθοδος των συζυγών ρηγμάτων. Γραφική μέθοδος με επιφάνεια ρήγματος και αντίστοιχη γράμμωση τεκτονικής ολίσθησης. Ανάλυση ομάδας πτεροειδών ρωγμώσεων ή στυλολίθων . Γραφική μέθοδος του Arthaud για ομάδες ρηγμάτων. Μέθοδος των ορθών διέδρων γωνιών. Μέθοδος του μέσου καλύτερου τανυστή τάσης. 06:26 chatzipetros.weebly.com 41

Πολυφασική τεκτονική:

Πολυφασική τεκτονική Ιδιαίτερης σημασίας είναι η διάκριση διαδοχικών φάσεων τεκτονικών παραμορφώσεων. Το πεδίο των τάσεων αλλάζει όχι μόνο από θέση σε θέση, αλλά και μέσα στο χρόνο λόγω της μεταβολής των γεωδυναμικών συνθηκών. 06:26 chatzipetros.weebly.com 42

Slide 43:

06:26 chatzipetros.weebly.com 43

Slide 44:

06:26 chatzipetros.weebly.com 44

Slide 45:

06:26 chatzipetros.weebly.com 45

authorStream Live Help