Som vi just har lärt oss är jordskorpan ständigt utsatt för krafter som trycker, drar eller vrider den. Dessa krafter kallas för spänningar. Som svar på stress utsätts jordens bergarter för belastning, även kallad deformation.
Tryck är varje förändring i volym eller form.Det finns fyra allmänna typer av stress. En typ av spänning är jämn, vilket innebär att kraften gäller lika mycket på alla sidor av en bergkropp. De andra tre typerna av spänning, spänning, kompression och skjuvning, är ojämna, eller riktade, spänningar.Alla bergarter i jorden upplever en jämn spänning hela tiden. Denna enhetliga spänning kallas litostatiskt tryck och kommer från tyngden av berget ovanför en viss punkt i jorden. Lithostatiskt tryck kallas också hydrostatiskt tryck. (I det litostatiska trycket ingår atmosfärens vikt och, om den ligger under ett hav eller en sjö, vikten av vattenpelaren ovanför den punkten i jorden. Jämfört med det tryck som orsakas av stenarnas vikt ovanför är dock mängden tryck som beror på vattnets och luftens vikt ovanför en sten försumbar, utom vid jordytan). Det enda sättet för det litostatiska trycket på en sten att förändras är att stenens djup i jorden förändras. eftersom det litostatiska trycket är en jämn spänning orsakar en förändring av det litostatiska trycket inte sprickbildning och glidning längs förkastningar. Det kan ändå vara orsaken till vissa typer av jordbävningar. I tektoniska plattor som subducerar kan det ökade trycket på större djup i jorden leda till att mineralerna i plattan spontant metamorfoserar till en ny uppsättning tätare mineraler som är stabila vid det högre trycket. Detta anses vara den troliga orsaken till vissa typer av djupa jordbävningar i subduktionszoner, inklusive de djupaste jordbävningar som någonsin registrerats.
Rockar utsätts också för de tre typerna av riktade (ojämna) spänningar – spänning, kompression och skjuvning.
- Spänning är en riktad (ojämn) spänning som drar isär rock i motsatta riktningar. Spänningskrafterna (även kallade extensionskrafter) drar bort från varandra.
- Kompression är en riktad (olikformig) spänning som trycker ihop bergarter. Kompressionskrafterna trycker mot varandra.
- Skjuvning är en riktad (olikformig) spänning som trycker den ena sidan av en bergkropp i en riktning och den motsatta sidan av bergkroppen i motsatt riktning. Skjuvkrafterna trycker i motsatt riktning.
Som svar på påfrestningar kan berg genomgå tre olika typer av påfrestningar – elastiska påfrestningar, duktila påfrestningar eller brott.
- Elastiska påfrestningar är reversibla. Berg som har genomgått endast elastisk belastning återgår till sin ursprungliga form om spänningen släpps.
- Duktila belastningar är irreversibla. En sten som har genomgått duktila spänningar kommer att förbli deformerad även om spänningen upphör. En annan term för duktila påfrestningar är plastisk deformation.
- Brott kallas också för ruptur. En bergart som har brutits har plötsligt brutits i tydliga delar. Om bitarna är förskjutna – förskjutna i motsatt riktning från varandra – är brottet ett brott.
Duktil och spröd påfrestning
Jordiska bergarter består av en mängd olika mineraler och existerar i en mängd olika förhållanden. I olika situationer kan bergarter agera antingen som duktila material som kan genomgå en omfattande mängd duktila töjningar som svar på påfrestningar, eller som spröda material som endast genomgår en liten eller ingen duktila töjning innan de går sönder. De faktorer som avgör om en sten är duktil eller spröd är bland annat:
- Sammansättning – Vissa mineraler, till exempel kvarts, tenderar att vara spröda och är därför mer benägna att gå sönder vid påfrestningar. Andra mineral, t.ex. kalcit, lera och glimmer, tenderar att vara duktila och kan genomgå mycket plastisk deformation. Dessutom tenderar närvaron av vatten i bergarter att göra dem mer duktila och mindre spröda.
- Temperatur – Bergarter blir mjukare (mer duktila) vid högre temperatur. Bergarter vid temperaturer i manteln och kärnan är duktila och kommer inte att brista under de spänningar som uppstår djupt inne i jorden. Skorpan, och i viss mån litosfären, är tillräckligt kalla för att brista om spänningen är tillräckligt hög.
- Litostatiskt tryck – Ju djupare ner i jorden en bergart befinner sig, desto högre är det litostatiska trycket som den utsätts för. Högt litostatiskt tryck minskar möjligheten till brott eftersom det höga trycket stänger sprickor innan de kan bildas eller spridas. De höga litostatiska trycken i jordens sublitosfäriska mantel och fasta inre kärna, tillsammans med de höga temperaturerna, är anledningen till att det inte förekommer några jordbävningar djupt nere i jorden.
- Strängningshastighet – Ju snabbare en bergart utsätts för påfrestningar, desto större är risken för sprickbildning. Även spröda bergarter och mineraler, till exempel kvarts eller ett lager kall basalt vid jordytan, kan genomgå duktila deformationer om töjningshastigheten är tillräckligt långsam.
De flesta jordbävningar inträffar i jordskorpan. Ett mindre antal jordbävningar inträffar i den översta manteln (till cirka 700 km djup) där subduktion äger rum. Bergarter i de djupare delarna av jorden genomgår inte sprickbildning och ger inte upphov till jordbävningar eftersom temperaturerna och trycken där är tillräckligt höga för att göra alla stammar duktila. Inga jordbävningar uppstår under jordens övre mantel.
Spänningar och förkastningstyper
Följande samband kan göras mellan olika typer av spänningar i jorden och den typ av förkastning som sannolikt kommer att uppstå:
- Spänningar leder till normala förkastningar.
- Kompression leder till omvända eller skjutande förkastningar.
- Horisontell skjuvning leder till strejkskjutande förkastningar.
Korrelationerna mellan typ av spänning och typ av förkastning kan ha undantag. Exempelvis kommer zoner med horisontella spänningar sannolikt att ha strejkslipförkastningar som den dominerande förkastningstypen. Det kan dock finnas aktiva normal- och tryckförkastningar i sådana zoner också, särskilt där det finns krökar eller luckor i de större strejkslipförkastningarna.
För att ge ett annat exempel, i ett område med kompressionsspänningar i jordskorpan, där stenplattor är staplade på aktiva tryckförkastningar, är det vanligt att strejkslipförkastningar förbinder en del av tryckförkastningarna med varandra.
Bidraga!
Förbättra den här sidanLär dig mer