Geology

Zoals we zojuist hebben geleerd, wordt de aardkorst voortdurend blootgesteld aan krachten die haar duwen, trekken of verdraaien. Deze krachten worden stress genoemd. Als reactie op spanning ondergaat het gesteente van de aarde rek, ook wel vervorming genoemd.

Trek is iedere verandering in volume of vorm.Er zijn vier algemene soorten spanning. Er zijn vier algemene soorten spanning. Eén soort spanning is gelijkmatig, wat betekent dat de kracht gelijkelijk op alle zijden van een rotslichaam wordt uitgeoefend. De andere drie soorten spanning, spanning, compressie en afschuiving, zijn niet-uniforme, of gerichte spanningen. Deze uniforme spanning wordt lithostatische druk genoemd en is het gevolg van het gewicht van het gesteente boven een bepaald punt in de aarde. De lithostatische druk wordt ook wel hydrostatische druk genoemd. (Inbegrepen in de lithostatische druk is het gewicht van de atmosfeer en, indien onder een oceaan of meer, het gewicht van de waterkolom boven dat punt in de aarde. In vergelijking met de druk die wordt veroorzaakt door het gewicht van de rotsen erboven, is de hoeveelheid druk als gevolg van het gewicht van water en lucht boven een rots echter te verwaarlozen, behalve aan het aardoppervlak). De enige manier waarop de lithostatische druk op een gesteente kan veranderen is door de diepte van het gesteente in de aarde te veranderen. Omdat de lithostatische druk een uniforme spanning is, veroorzaakt een verandering in de lithostatische druk geen breuken en verschuivingen langs breuken. Toch kan het de oorzaak zijn van bepaalde soorten aardbevingen. Bij subducterende tektonische platen kan de verhoogde druk van een grotere diepte in de aarde ertoe leiden dat de mineralen in de plaat spontaan metamorfoseren tot een nieuwe reeks dichtere mineralen die stabiel zijn bij de hogere druk. Dit wordt verondersteld de waarschijnlijke oorzaak te zijn van bepaalde soorten diepe aardbevingen in subductiezones, waaronder de diepste aardbevingen die ooit zijn geregistreerd.

Rots zijn ook onderhevig aan de drie soorten gerichte (niet-uniforme) spanning – spanning, compressie en afschuiving.

• Trekspanning is een gerichte (niet-uniforme) spanning die gesteente in tegengestelde richtingen uit elkaar trekt. De trekkrachten (ook wel extensiekrachten genoemd) trekken van elkaar weg.
• Compressie is een gerichte (niet-uniforme) spanning die gesteenten naar elkaar toe duwt. De samendrukkingskrachten duwen naar elkaar toe.
• Afschuiving is een gerichte (niet-uniforme) spanning die één kant van een rotslichaam in één richting duwt, en de tegenoverliggende kant van het rotslichaam in de tegenovergestelde richting. De afschuifkrachten duwen in tegengestelde richting.

Als reactie op spanning kan gesteente drie verschillende soorten vervorming ondergaan – elastische vervorming, taaie vervorming, of breuk.

• Elastische vervorming is omkeerbaar. Een gesteente dat alleen elastische rek heeft ondergaan, zal zijn oorspronkelijke vorm terugkrijgen als de spanning wordt weggenomen.
• Vervormbare rek is onomkeerbaar. Een gesteente dat vervormbare rek heeft ondergaan, zal vervormd blijven, zelfs als de spanning wordt opgeheven. Een andere term voor ductiele vervorming is plastische vervorming.
• Breuk wordt ook wel breuk genoemd. Een gesteente dat gescheurd is, is abrupt in afzonderlijke stukken gebroken. Als de stukken in tegengestelde richtingen van elkaar zijn verschoven, is de breuk een breuk.

Ductiele en brosse vervorming

Gesteenten op aarde zijn samengesteld uit een verscheidenheid van mineralen en bestaan in een verscheidenheid van omstandigheden. In verschillende situaties kunnen gesteenten zich gedragen als ductiel materiaal, dat een grote hoeveelheid ductiele vervorming kan ondergaan als reactie op spanning, of als bros materiaal, dat slechts weinig of geen ductiele vervorming zal ondergaan voordat het breekt. De factoren die bepalen of een gesteente buigzaam of bros is zijn onder andere:

• Sommige mineralen, zoals kwarts, hebben de neiging bros te zijn en zullen dus eerder breken onder spanning. Andere mineralen, zoals calciet, klei en mica, zijn meestal buigzaam en kunnen veel plastische vervorming ondergaan. Bovendien neigt de aanwezigheid van water in gesteente ertoe het meer ductiel en minder bros te maken.
• Temperatuur-Gesteente wordt zachter (meer ductiel) bij hogere temperatuur. Gesteenten bij mantel- en kerntemperatuur zijn taai en zullen niet breken onder de spanningen die diep in de aarde optreden. De korst, en tot op zekere hoogte de lithosfeer, zijn koud genoeg om te breken als de spanning hoog genoeg is.
• Lithostatische druk-Hoe dieper een gesteente zich in de aarde bevindt, hoe hoger de lithostatische druk is waaraan het wordt blootgesteld. Een hoge lithostatische druk vermindert de kans op breuken, omdat de hoge druk breuken sluit voordat zij zich kunnen vormen of uitbreiden. De hoge lithostatische druk van de sub-lithosferische mantel en de vaste binnenkern van de aarde, samen met de hoge temperaturen, zijn de reden waarom er diep in de aarde geen aardbevingen zijn.
• Spanningssnelheid- Hoe sneller een gesteente wordt gespannen, hoe groter de kans op breuk. Zelfs brosse gesteenten en mineralen, zoals kwarts, of een laag koud basalt aan het aardoppervlak, kunnen taai vervormen als de reksnelheid langzaam genoeg is.

De meeste aardbevingen doen zich voor in de aardkorst. Een kleiner aantal aardbevingen doet zich voor in de bovenste aardmantel (tot ongeveer 700 km diep), waar subductie plaatsvindt. Gesteenten in de diepere delen van de aarde ondergaan geen breuk en veroorzaken geen aardbevingen omdat de temperaturen en drukken daar hoog genoeg zijn om alle rek vervormbaar te maken. Er ontstaan geen aardbevingen onder de bovenste mantel van de aarde.

Spanning en breuktypen

De volgende correlaties kunnen worden gelegd tussen soorten spanning in de aarde, en het soort breuk dat waarschijnlijk het gevolg zal zijn:

• Spanning leidt tot normale breuken.
• Compressie leidt tot omgekeerde of stuwingsfouten.
• Horizontale afschuiving leidt tot inslagslipfouten.

Correlaties tussen type spanning en type breuk kunnen uitzonderingen hebben. Zo zullen in zones met horizontale spanningen de meest voorkomende breuken van het type “strike-slip” zijn. Er kunnen echter ook actieve normale breuken en breuken in stuwkracht voorkomen, met name waar er bochten of gaten in de grote strek-slip breuken zijn.

Om een ander voorbeeld te geven, in een gebied van compressiespanning in de korst, waar platen gesteente op actieve strek-slip breuken zijn gestapeld, verbinden strek-slip breuken vaak sommige van de strek-slip breuken met elkaar.

Bijdragen!

Verbeter deze paginaLees meer