Amint az imént tanultuk, a földkéreg állandóan olyan erőknek van kitéve, amelyek nyomják, húzzák vagy csavarják. Ezeket az erőket feszültségnek nevezzük. A feszültség hatására a föld kőzetekben alakváltozás, más néven deformáció lép fel.
Az alakváltozás a térfogatban vagy az alakban bekövetkező bármilyen változás.A feszültségnek négy általános típusa van. Az egyik feszültségtípus az egyenletes, ami azt jelenti, hogy az erő a kőzettest minden oldalára egyformán hat. A másik három feszültségtípus, a húzás, a tömörítés és a nyírás, nem egyenletes, vagy irányított feszültségek. a földben minden kőzetet mindenkor egyenletes feszültség ér. Ezt az egyenletes feszültséget litosztatikus nyomásnak nevezzük, és a föld egy adott pontja feletti kőzet súlyából származik. A litosztatikus nyomást hidrosztatikus nyomásnak is nevezik. (A litosztatikus nyomásba beletartozik a légkör súlya, és ha egy óceán vagy tó alatt van, akkor a föld adott pontja feletti vízoszlop súlya is. A fölötte lévő kőzetek súlya által okozott nyomáshoz képest azonban a kőzet fölött lévő víz és levegő súlya által okozott nyomás mértéke elhanyagolható, kivéve a földfelszínt). A kőzetre ható litosztatikus nyomás csak úgy változhat, ha a kőzet mélysége a földben megváltozik. mivel a litosztatikus nyomás egyenletes feszültség, a litosztatikus nyomás változása nem okoz törést és csúszást a törések mentén. Mindazonáltal bizonyos típusú földrengések okozója lehet. A süllyedő tektonikus lemezek esetében a nagyobb mélységben a földben megnövekedett nyomás hatására a lemezben lévő ásványok spontán átalakulhatnak új, sűrűbb ásványokká, amelyek a magasabb nyomáson stabilak. Ezt tartják a szubdukciós zónákban bekövetkező bizonyos típusú mélységi földrengések, köztük a valaha feljegyzett legmélyebb földrengések valószínű okának.
A kőzeteket az irányított (nem egyenletes) feszültség három típusa – a húzás, a nyomódás és a nyírás – is terheli.
- A húzás olyan irányított (nem egyenletes) feszültség, amely a kőzetet ellentétes irányban széthúzza. A feszítő (más néven extenziós) erők elhúzódnak egymástól.
- A kompresszió olyan irányított (nem egyenletes) feszültség, amely a kőzeteket összenyomja. A nyomóerők egymás felé nyomják.
- A nyírás olyan irányított (nem egyenletes) feszültség, amely a kőzettest egyik oldalát az egyik irányba, a másik oldalát pedig az ellenkező irányba nyomja. A nyíróerők ellentétes irányba nyomnak.
A feszültség hatására a kőzet háromféle alakváltozáson mehet keresztül: rugalmas alakváltozás, képlékeny alakváltozás vagy törés.
- A rugalmas alakváltozás visszafordítható. A csak rugalmas alakváltozáson átesett kőzet visszanyeri eredeti alakját, ha a feszültséget feloldjuk.
- A duktilis alakváltozás visszafordíthatatlan. A duktilis alakváltozáson átesett kőzet akkor is deformált marad, ha a feszültség megszűnik. A duktilis alakváltozás másik kifejezése a plasztikus deformáció.
- A törést szakadásnak is nevezik. Egy kőzet, amely megrepedt, hirtelen különálló darabokra tört. Ha a darabok eltolódtak – egymáshoz képest ellentétes irányba tolódtak el -, a törés törésnek nevezhető.
Duktilis és rideg alakváltozás
A földi kőzetek különböző ásványokból állnak, és különböző körülmények között léteznek. Különböző helyzetekben a kőzetek vagy duktilis anyagként viselkedhetnek, amelyek a feszültség hatására nagy mennyiségű duktilis alakváltozásnak képesek alávetni magukat, vagy rideg anyagként, amelyek csak kevés vagy semmilyen duktilis alakváltozásnak nem mennek keresztül, mielőtt eltörnének. A következő tényezők határozzák meg, hogy egy kőzet duktilis vagy rideg-e:
- Összetétel – Egyes ásványok, például a kvarc, inkább ridegek, és így nagyobb valószínűséggel törnek el feszültség hatására. Más ásványok, mint például a kalcit, az agyag és a csillám, inkább képlékenyek, és sok plasztikus deformáción mehetnek keresztül. Ezenkívül a víz jelenléte a kőzetben általában képlékenyebbé és kevésbé rideggé teszi azt.
- Hőmérséklet – A kőzetek magasabb hőmérsékleten lágyabbá (képlékenyebbé) válnak. A köpeny- és maghőmérsékletű kőzetek képlékenyek, és nem törnek meg a föld mélyén fellépő feszültségek hatására. A kéreg és bizonyos mértékig a litoszféra is elég hideg ahhoz, hogy törjön, ha a feszültség elég nagy.
- Litosztatikus nyomás Minél mélyebben van egy kőzet a földben, annál nagyobb litosztatikus nyomásnak van kitéve. A magas litosztatikus nyomás csökkenti a törés lehetőségét, mert a nagy nyomás elzárja a töréseket, mielőtt azok kialakulhatnának vagy elterjedhetnének. A Föld litoszféra alatti köpenyének és szilárd belső magjának magas litosztatikus nyomása, valamint a magas hőmérséklet az oka annak, hogy a Föld mélyén nincsenek földrengések.
- Húzódási sebesség – Minél gyorsabban feszül egy kőzet, annál nagyobb a törés esélye. Még a rideg kőzetek és ásványok, például a kvarc vagy egy hideg bazaltréteg a földfelszínen is képlékeny deformáción mehetnek keresztül, ha az alakváltozási sebesség elég lassú.
A legtöbb földrengés a földkéregben történik. Kisebb számú földrengés a legfelső földköpenyben (kb. 700 km mélységig) történik, ahol szubdukció zajlik. A föld mélyebb részein lévő kőzetek nem törnek meg, és nem okoznak földrengéseket, mert ott a hőmérséklet és a nyomás elég magas ahhoz, hogy minden törés képlékennyé váljon. A földköpeny felső rétege alatt nem keletkeznek földrengések.
Feszültség és töréstípusok
A földben lévő feszültségtípusok és a valószínűsíthető töréstípusok között a következő összefüggéseket lehet felállítani:
- A feszültség normál törésekhez vezet.
- A kompresszió fordított vagy tolótörésekhez vezet.
- A vízszintes nyírás sztrájkcsúszásos törésekhez vezet.
A feszültség típusa és a törés típusa közötti összefüggéseknek lehetnek kivételek. Például a vízszintes feszültségű zónákban valószínűleg a sztrájk-csúszásos törések lesznek az uralkodó töréstípusok. Az ilyen zónákban azonban lehetnek aktív normál- és tolótörések is, különösen ott, ahol a fő sztrájk-csúszás törésekben kanyarok vagy hézagok vannak.
Egy másik példával élve, a kéregben lévő nyomófeszültségű régióban, ahol aktív tolótöréseken kőzetlemezek rakódnak egymásra, a sztrájk-csúszás törések általában összekötik a tolótörések egy részét.
Tegyél hozzá!
Javítsd ezt az oldaltTudj meg többet