استرس ، استرین و قدرت سنگها
دیدکلی
تغییر شکل
پوسته زمین را می‌توان به صورت تغییر در حجم ، تغییر در شکل و یا ترکیبی از این دو تعریف کرد. اگر ماده‌ای بدون تغییر حجم ، تغییر شکل دهد، این نوع تغییر شکل را لغزش می‌نامند. می‌توان از لغزاندن یک دسته ورق بازی به عنوان مثالی قابل مقایسه برای نشان دادن لغزش خالص استفاده کرد. بدین ترتیب که ورق زیرین را ثابت نگاه داشته و سایر ورقها را متناسب با فاصله شان از پایین به جلو می‌لغزانیم.
در اینصورت شکل فضای اشغال شده توسط این دسته ورق تغییر کرده است اما حجم آن (یعنی تعداد کل ورقها ثابت می‌ماند. هر نیرویی که بر ماده‌ای وارد شده و میل به تغییر ابعاد آن ماده داشته باشد را استرس می‌نامند. این استرس را معمولا استرس واحد نامیده و آنرا بوسیله تقسیم نیروی کل بر روی سطحی که
نیرو بر آن عمل می‌کند تعریف می‌کنند. پاسخ سنگ در برابر استرس را معمولا استرین می‌نامند.
استرس و استرین
اثرات برخی از نیروهای تغییر شکل دهنده بر روی مواد زمین بوسیله اندازه گیری استرین حاصل از کاربرد استرس در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار گرفته است. برای مثال اگر نمونه‌ای از سنگ را به شکل استوانه در آورده و سپس آن را در معرض کشش قرار دهیم ، مقدار کشیدگی و اتساع آن را می‌توان در مقابل نیروی تولید کننده کشیدگی رسم کرد. کشیدگی سنگ در واقع پاسخ آن در برابر کشش است و استرین نامیده می‌شود.
در اغلب مواد ، توام با افزایش استرس ، استرین نیز برای مدت زمانی محدود متناسب با آن افزایش می‌یابد. اگر در این حالت استرس برداشته شود، استرین نیز به صفر می‌رسد. این محدوده را محدوده تغییر شکل الاستیک یا جهنده می‌نامند. اگر به افزایش استرس ادامه دهیم به نقطه تسلیم رسیده و بر توان و قدرت ماده فایق می‌آید. در این حالت تغییر شکل را تغییر شکل پلاستیک می‌گویند. در این حالت استرین بدون افزایش استرس زیاد می‌شود. اگر در این حالت استرس برداشته شود، قسمت پلاستیکی شده به حالت اول خود باز نمی‌گردد.
تغییر شکل الاستیک یا جهنده
تغییر شکل الاستیک سنگ ، بازیافتی (Recoreable) است. اگر یک جسم جامد پس از برداشتن نیروی تغییر شکل دهنده به اندازه و شکل اولیه خود باز گردد، می‌گوییم دچار تغییر شکل الاستیک شده است. هر جسم جامد الاستیک تا نقطه خاصی در مقابل تغییر شکل مقاومت می‌کند. مقاومت جامد در مقابل تغییر حجم بدون تغییر شکل بر اساس
نسبت استرس به استرین تعریف می شود. به عبارت دیگر
تغییر حجم در واحد حجم/افزایش نیرو در واحد سطح = مقاومت جامد در مقابل تغییر حجم بدون تغییر شکل
مقاومت هر ماده در مقابل لغزش الاستیکی را استحکام یا
صلبیت آن ماده می گویند.
تاخیر ، بازیافت
اگر پس از برداشته شدن استرس از روی سنگ تغییر شکل آن نیز ناپدید شود، می‌گوییم سنگ دچار تغییر شکل الاستیک شده است. اما سنگها معمولا پس از برداشته شدن استرس بلافاصله به شکل اولیه خود باز نمی‌گردند و بازیافت با نوعی کندی و تاخیر زمانی همراه است. می‌توان چگونگی وقوع این تاخیر زمانی را در مقیاسی بزرگ با استفاده از پیچیدگی فرودی پوسته زمین در زیر بار
یخ ،
یخچالهای طبیعی و بازیافت مجدد آن پس از ذوب یخ را بررسی کرد.
تغییر شکل پلاستیک
تغییر شکل پلاستیک دائمی است. یکی از خواص ماده موسوم به ویسکوزیته یا
گرانروی در این نوع تغییر شکل نقش دارد. هر ماده از طریق انتشار و حرکت (ناهنجاریهای کوچک ساختاری) دچار تغییر شکل پلاستیکی می‌شود. اگر سرعت جریانی با استرس تولید کننده آن متناسب باشد، ماده را ویسکوز می نامند. و اگر سرعت جریان را نسبت به استرس رسم کنیم. شیب نمودار حاصل ویسکوزیته را نشان خواهد داد. به عبارت دیگر
ویسکوزیته برابر است با استرس بر سرعت جریان.
ویسکوزیته در بعضی از فرآیندهای زمین شناسی خاصیت بسیار مهمی به شمار می‌رود. این همان خاصیتی است که در ضمن فعالیت آذرین توان و قابلیت
ماگما در جریان یافتن را اداره کرده و جبه را قادر می‌سازد تا خود را در مقابل بارهای پوسته‌ای تنظیم کند.
عامل زمان
مواد درون زمین واکنشی دوگانه از خود نشان می‌دهند بدین ترتیب که
امواج زمین لرزه را بطور الاستیک از خود عبور می‌دهند، در صورتی که در ضمن تشکیل کوهها و سایر پدیده‌های سطحی ، حرکتی پلاستیکی یا ارتجاعی دارند. عامل مهم در بروز این دوگانگی رفتار که نمی‌توان آن را با نمودار به نمایش گذاشت زمان است.
مواد ممکن است در عبور دادن امواج زلزله در مقابل استرس‌های کوتاه مدت واکنشی الاستیک از خود نشان دهند. اما همین مواد در مدت زمان طولانی تر به صورت پلاستیک عمل می‌کنند. برخی از
سنگهای دگرگونی نیز گواهی بر این امر دارند هستند که سنگها تحت تاثیر دوره‌های نسبتا طولانی استرس و دمای فزاینده تغییر شکل می‌یابند.
انواع استرس
انواع مختلفی از استرس وجود دارد که عبارتند از تنش تراکم و لغزش. تنش استرسی کششی است و می‌تواند باعث افزایش حجم مواد شود. تراکم میل به کاهش دادن حجم دارد و استرس لغرشی نیز باعث ایجاد تغییر شکل ظاهری می‌شود. اگر استرس بیش از قدرت مواد باشد باعث ایجاد گسیختگی در آنها می‌شود.
قدرت سنگها
قدرت عبارت است از استرس محدود کننده‌ای که هر جسم جامد می‌تواند بدون آنکه دچار گسیختگی شود یا به صورت جریان پلاستیکی ممتد شود تحمل نماید. از آنجایی که واکنش سنگها نسبت به استرس‌های مختلف متفاوت است. بنابراین سنگها دارای چندین نوع قدرت هستند. بطور کلی سنگها دارای 3 نوع قدرتند که عبارتند از : قدرت تراکم ، قدرت لغزش و قدرت تنش آزمایشات نشان داده‌اند که قدرت سنگ در مقابل تنش کمتر از قدرت آن در مقابل تراکم است.
اگر تفاوت این دو قدرت زیاد باشد، سنگ را شکننده می‌نامند. و اگر تفاوت این دو کم باشد سنگ را شکل پذیر می‌نامند. با افزایش فشار همه جانبه ناشی از وزن سنگهای رویی سنگهای شکننده می‌نامند. و اگر تفاوت این دو کم باشد سنگ را شکل پذیر می‌نامند. با افزایش
فشار همه جانبه ناشی از وزن سنگهای شکننده تبدیل به سنگهای شکل پذیر می‌شوند ، گسیختگی در تنش فرآیند مهمی در نزدیک سطح زمین می‌باشد اما این فرآیند در اعماق زیاد رخ نمی‌دهد.
مباحث مرتبط با عنوان
