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Module 1: Rheologia de Rocks

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Olá todos bem-vindos novamente a este curso online de Geologia Estrutural NPTEL eestamos aprendendo a rheologia e estamos na palestra número 12.A última palestra de rheologia aprendemos a reologia elástica, viscosa e plástica.Depois aprendemos a reologia elastoviscous, elastoplásticos e viscoplásticos.Também aprendemos algumas de suas aplicações em termos de geologia estrutural e geodímicacontinuará com a rheologia ao longo da palestra sempre que aprendamos dobra, falha,foliação de linhagem todas essas coisas, a gente aprende principalmente no contexto de luz da rheologiajuntamente com alguns outros parâmetros mas esta palestra particularmente concentra-se no papel deparâmetros externos em resposta à força e deformação de materiais de rocha.Este tópico em particular que o que é um papel de parâmetros externos na regação do fluxoou força dos materiais que você pode não considerar é uma parte típica da rheologia ou integraçãode estudos rheológicos mas para estudos de deformação de rochas, para geologia estrutural estas sãomuito muito importante e, por isso, decidi incluí-lo no curso de rheologia.Agora vamos cobrir principalmente 4 parâmetros importantes diferentes um é pressão e então o 4 umé temperatura, depois disso vamos observar a taxa de poro-pressão e tensão, portanto, estes4 parâmetros e sua influência na regulação da força e do fluxo de rochas.Agora sabemos que a pressão e a temperatura à medida que eu vou mais a fundo dessa terra eles fazem aumentar.Pore-pressão é algo que é maioritariamente aplicável para rochas reservatório onde os espaços porososdas rochas são preenchidos por fluido ou poderia ser água, poderia ser gás, poderiaser hidrocarbonetos e assim por em mais ou menos superficial e em terra mais profunda e em terra mais profunda poderiaser o melt, em rocha parcialmente derretida e assim por diante.A pressão dos poros tem um papel muito importante na determinação da força e do fluxo das rochasem geral porque se eu tiver a pressão de confinamento de 20 megapascal entãose eu adicionar pressão de poro para a rocha, a pressão de confinamento eficaz reduz, aprenderemossobre isso mais tarde quando aprendemos mecanismo de deformação porque poro-pressão exerce uma força opostaà parede da rocha e, portanto, a pressão de confinamento total reduz, por isso vamosver que como o poro pressão coloque o papel na regência da força das rochas.E então a taxa de estirpe também é muito importante porque a terra embora o processo seja extremamentelento mas mesmo dentro da faixa de lentidão, há muitas variedades, muitas maneiras ou muitaspossíveis rochas de estirpe para deformar, portanto temperatura de pressão estas são extremamente importantessobre encontrar o comportamento da rocha sob tensão ao mesmo tempo poro de pressão etaxa de estirpe.Então vamos olhar para estes 4 e a expressão dessas 4 terminologias ou 4 termos ou 4 parâmetros deexternos na gestão do a força e o fluxo da rocha são, em sua maioria, derivados da observação experimental, portanto existem muitas maneiras diferentes de executar experimentos que não é a partedeste curso mas algo é muito importante considerar certo agora antes de iniciarmos osslides reais onde veremos o papel da temperatura de pressão, pressão de fluido de poroe taxa de estirpe.É importante entender muito claramente que não existe uma equação única ou lei constitutivapara descrever o fluxo ou critérios de falha de rochas em ampla gama de condições físicase, portanto, nós tinha que ter esses diferentes tipos de rheologia e consoante o que se encaixa comminha observação vou usá-lo sem quebrar as leis da física e da ciência em gerale também é importante entender as expressões de comportamento da rocha e o padrão de falha, mecanismo de falha é essencialmente diferente no regime do estresse vocêestão aplicando isso significa que se você está em domínio compressivo, o comportamento é diferente daquelede domínio tensílio e shearing e há também um coisa muito importante para lembrarque se você está aplicando estresse compressivo então a força da rocha é muito mais altado que as condições de tensílio.Então todos esses parâmetros constituem ou todas estas afirmações são uma espécie de pré-requisitosna compreensão do fluxo de rochas em diferentes pressões e temperatura.Estou falando de pressão e temperatura, sabemos que em condições de superfície ou subsuperfíciea temperatura não é muito significativa, podemos subir 200 grau máximo centígrada temperaturamas a profundidade temos muito maior, muito mais alto, muito mais maior temperatura e as observações geraisa partir de experimentos ou do comportamento das rochas que vemos congeladas no campoesse efeito de pressão é muito mais proeminente em baixa temperatura, de modo que fica abaixo de 200 ou300 grau centígrado.Temperatura não tem muito papel em governar a deformação das rochas a baixas temperaturasmas pressão sim mas em temperatura mais alta em termos de deformação de rochas ou reologia de rochasou deformação as temperaturas são os parâmetros fundamentais, portanto acima de 300 ou 350 grauso efeito da pressão não é tanto quando falamos de ou quando dizemos isso no contextoda deformação estruturas e rheologia.A pressão tem alguns outros efeitos mas o comportamento de deformação é essencialmente regido pela temperaturaem profundidade e therefor em regimes de temperatura mais alta, portanto com base nessas 4 ideias nós iremosnão nos mover para nossas descobertas sobre descobertas experimentais aprendemos que como a temperatura de pressão,poro pressão e taxa de estirpe influencia a deformação de rochas.A primeira que tiramos é a pressão confinante e em todos os slides veremos este tipo decurvas onde o eixo vertical é o estresse ou o estresse diferencial ou o termo dinâmico queé plotada contra o termo cinemático estirpe.Agora o que vemos nesta trama que curva diferente, assim a amostra foi um calcário de ponto de coroaque foi deformado em temperatura ambiente a pressão de quarto variável que significa a amostra foilevada a diferentes pressões isotáticas e depois foi deformada, portanto, a pressão isostática deou a pressão de confinamento em variáveistao varia tão baixa quanto 20 megapascal2, 1, 40 megapascal.Você sabe o que é a conversão de pressão com a profundidade e você pode considerar ou podepensar que o que corresponde a 20 megapascal, qual a profundidade que ele corresponde e qual profundidade elecorresponde a 140 megapascal.Se observamos todas essas curvas tensões versus tensões de estirpe em diferentes pressões de confinamentoonde a temperatura manteve constante e a taxa de deformação também, a taxa de tensãovemos que ela tem um comportamento de extrema variável sob tensão.Em baixa pressão de confinamento ele vai para o seu limite elástico e então ele enfraquece o que chamamos de tensãoenfraquecendo, aprendemos na última palestra, aí sim pouco de estirpe endureiae flui constantemente se como 140 megapascal, ele alcança-lo rende força em algum lugar aquie então ele flui de forma constante, então mecanismo de deformação ou comportamento de fluxo é diferente empressões diferentes mas não é isso que você vai olhar agora.O que vemos que a força dessa rocha, o valor de pico do estresse diferencial em diferentespressões de confinamento, este calcário de ponto de coroa tem alcançado um relacionamento que comaumentando a pressão de confinamento a força da rocha tem aumento e isto é maisou menos constante para qualquer uma das rochas que pensamos.Então em geral podemos dizer que a pressão de confinamento aumenta a força da rocha.Agora podemos vê-lo de uma maneira diferente, portanto, este é outro experimento sobre granito realizadopor (()) (10:04), portanto, neste lado novamente temos diferentes stress shear e este lado temospressão de confinamento e vemos que a força da rocha aumentou gradualmente e neste caso, estes são executados em diferentes condições experimentais máximas até 1000 próximo a 1000megapascal e inferior até esta pode ser 40 ou 60 megapascal, portanto nesta ampla gama de experimentovemos a força do granito que (()) (10:36) tem usado aumentado e eleficou mais ou menos aumentado não linearmente, então o aumento de força não é um linear compressão confinante.Agora, devo ficar aqui que a maioria dos exemplos que vou citar são experimentos muito antigossó para mostrar algum tipo de meu respeito a todos esses grandes experimentalistas e estruturaisgeólogo que pensou em executar experimento e contribuiu para o nosso entendimento tão maisdestes experimentos que veremos estas são publicações muito antigas mas são muitorelevantes hoje e nós também vamos usá-la.Há muitas novas experimentos em forro similar mas para lidar com um problema diferenteEu não os escolhi eu escolho os antigos, alguma maneira de mostrar meu respeito a todos esses grandescientista.Agora se você olhar para a temperatura e então novamente ele é realizado por Griggs em 1960 eesta amostra que ele usou foi basalto, então neste caso a pressão de confinamento foi de 5000 megapascalou 5 kilo bar.A taxa de estirpe era constante e a temperatura era variável, então ele queria verificar o efeitode temperatura em a força deste basalto, por isso, vê claramente que a 25 graus centígradosa curva olha como esta, esta curva azul e a 800 graus centígrada a curva olhaassim, então aqui a força de pico é próxima de 1600 megapascal e aqui ela é provavelmente150 megapascal.Então 1500 megapascal esta força é reduzida elevando-se a temperatura de 25 graus centígrados a 800 graus centígrados e isto é notável, você pode ver e em entrevemos que a temperatura diminui gradualmente a força, portanto 25 300, 300 500, 500a 700, 700 800 a força ou o estresse de fluxo desse basalto diminua lentamente coma temperatura, assim você pode concluir dessa trama que as rochas têm menor força de falhaquando você aumenta a temperatura ou ele flui em baixa pressão, baixo estresse diferencial quandoa temperatura é muito mais alta.Também podemos ver em uma trama diferente estas são bem antigas funcionam uma é esta azule laranja, portanto esta e esta uma estas são granodiorita rocha e repouso são granito,granito de westerly.Este granodiorite foi deformado com a taxa de estirpe de 10 para a potência menos 4 por segundoe o granitos foram deformados com a taxa de estirpe de 10 para a potência menos 5 por segundoe o que estamos tramando aqui estresse diferencial versus temperatura e os autorestrafegam o estresse de pico, o valor de pico.E você pode ver que a temperatura de 0 700 grau centígrada aqui se a temperaturaficou aumentada então na pressão da sala a temperatura diminui, a força diminui assim, a 50 megapascal a força diminui assim que em granito de westerly quando tratadocom pressão de confinamento de 400 megapascal, a força diminua de novo pouco nonlinearidademas a 80 megapascal foi mais ou menos linear.Então este tipo de comportamento, esse tipo de relação pode-se obter isso ok eu altero a temperaturamas o observei em diferentes confinamentos que significa em diferentes profundidades se eu aumentara temperatura o que vai ser o comportamento de se a força mudança ou tensão de fluxoalterações é linear ou não linear e assim por diante, então esta é outra maneira de olhar para o papelde temperatura junto com a pressão sobre a força da rocha mas a conclusãoou a mensagem take-home a partir desta enredo é sim a mesma temperatura diminui a falha efluem o stress de flow força do rock.Agora vamos olhar para a pressão do poro, então esses experimentos foram feitos com a sandstone de Bereae realizados por novamente outro grande geólogo (()) (15:19) o papel foi publicado em 1963,so a Berea sandstone é uma sandstone que tem porosidade é uma porosidade muito consistente de15 25, portanto, estas sandstone tipicamente têm 22 de ferocidade.O confinamento foi de 200 megapascal, o experimento foi realizado em temperatura ambiente e o queele fez, variou o poro pressão, então esses valores aqui na parte inferior da curva estessão o seu poro valores de pressão a 200 megapascal, portanto, quando a pressão de poro é igual à pressão de confinamentode modo que significa que a rocha está quase em pressão de quarto porque 200 menos200 chega a 0.Então aqui vemos que a força é muito-muito baixa direita esta curva laranja mas quando o aluguelficou aumentado de 200 para 150 megapascal, 50 megapascaldiminuição da pressão de poro aumenta a força da rocha a partir de 150 para diminuir ainda mais t0100 megapascal diminuem ainda mais para 50 megapascal e ainda mais para 0 megapascal vemos essa forçae o fluxo da rocha aumentou, por isso a pressão de poro efetivamente diminui ou diminui a forçada rocha.Este foi um dos primeiros experimentais onde (()) (16:54) mostrou esse fenômeno típicode comportamento de deformação.Agora esta é outra maneira de observar como a pressão de poro desempenha o papel em governara força ou o fluxo das rochas.Então estes são novamente feitos por uma arenito porosa e desta vez o experimento foi feito por Murrellem 1965 e aqui a porosidade foi 21, so círculos diferentes aqui de confinamento diferentepressão que aplicada e neste eixo X temos pressão de poro diferente, então o que vemospor exemplo se eu pegar esse círculo verde onde a pressão de confinamento foi de 110 megapascal.Então, a 0 pore pressão a força era extremamente alta perto de 400 megapascal pore pressão a força reduz para 300 megapascal, portanto, aumentar mais a pressãoestá reduzindo a força da rocha e então provavelmente a 75 ou 80 megapascal pore pressãoela reduziu ainda mais e mais uma vez reduzido quando a pressão do poro ficou aumenada e esteé óbvio para todos os outros valores mas em confinamento diferente.A mensagem de take-home novamente a partir desta trama é que a pressão de poro reduz o fluxo efalha a força das rochas.Agora deixe-nos ter um olhar desta série muito importante de curvas que vamos verque o que é efeito da taxa de estirpe, taxa de deformação que significa o quão rápido as rochas estão sendodeformadas e estes experimentos novamente realizados por outro do grande experimentalistaHeard it is a paper em 1963 e ele trabalhou com Yule Marble, a pressão de confinamento foi500 megapascal e a temperatura foi de 500 graus centígrados, então estes 2 foram mantidos constantese ele variou a taxa de estirpe de 02.4.2010 para a potência menos 1 para 3,3 em 10 para a potênciamenos 8 por segundo foi a taxa de estirpe, então claramente podemos ver que daqui para cáa taxa de estirpe está aumentando, então com a magnitude aqui é 8, então 6, então 5 e assim por diante.Então com a ordem de magnitudes que uma vez pode mudar em um experimento e é assim quea taxa de estirpe aumentou e claramente de todas estas curvas podemos ver que comaumento da taxa de estirpe cada e a cada passo a força de fluxo ou fluxo de tensão desta rochaesta o rendimento do mármore aumentou, então você pode concluir que a taxa de estirpe aumenta a falha.Agora um termo é escrito aqui em temperatura de alta temperatura, então isso é relogente apenas em temperatura mais alta,se você aumenta a taxa de estirpe, a força aumenta e isso é provavelmente devido ao comportamento viscosoda rocha para você atingir a viscosidade e lá você aumenta a força.Mas na temperatura ambiente ou em baixas temperaturas as pessoas executam experimentos novamente estes são bemantigos experiências mas aqui vemos que aumentar a taxa de estirpe, com aumento da taxa de estirpe,a força das rochas não está aumentando a maneira como vimos com o modelo de rendimento, por exemplopodemos considerar um outro mármore que é muito famoso mármore que as pessoas usam para experimentosé Carrara mármore.Aqui a taxa de estirpe foi aumentada da ordem de 10 para a potência menos 7 2 quase10 para a potência menos 2 e a força de fluxo era mais ou menos constante, então a força embaixa temperatura não é uma função de taxa de estirpe.Então a taxa de estirpe e a temperatura elevada ele aumenta a força mas em baixa temperatura dificilmentetem alguma influência na deformação de a rocha e isso é mais provável porque em baixaspedras de temperatura para se comportar de maneira elástica e elasticidade sabemos não depende de taxa de estirpemas ainda vemos com alguns granitos Por exemplo isso é granito indiano e esteé um tipo de xisto onde ele está aumentando lentamente mesmo com o mármore Carrara e isto éporque essas rochas não são materiais elásticos ideais, então ele tem uma espécie de outros componentesda rheologia talvez viscoso, talvez o plástico um pouco e portanto o força doaumenta mas não aumenta a forma como vimos com o mármore de rendimento na anteriorslide.Então esse papel de temperatura de pressão, pressão de poro e taxa de estirpe na determinação da reologiadas rochas são extremamente importantes e veremos quando vemos os exemplos reaisde geologia estrutural quando você coloca o campo e você aprende sobre dobra, falha, aplicaçãoe assim por diante essas coisas são extremamente importantes, portanto, mantenha isso em mente.Agora na próxima palestra nós somos feitos com esta palestra, na próxima palestra vamos cobrirum tópico diferente.Então nós aprendeu que o que o efeito da rheologia sobre a deformação das rochas é o que temos que aprender, aprendemos tensão aprendemos estresse, aprendemos suas relações quequais são as diferentes maneiras possíveis uma rocha pode deformar mas qual é a resposta de uma rochaquando está se deformando de maneira viscosa, quando está deformando de maneira plástica, quando está deformando de maneira elastoviscosa quequais são as expressões da rocha e eu vos digo como dizemos que gotas de água faz deum oceano, muito similarmente a mais das deformações iniciam-se à escala de cristal na própria escala de minuto de menor número de minuto, portanto ou ele nucla em um único ponto e então ele se propaga parafazem dele um evento muito grande ou muitos pequenos eventos fazem núcleos em lugares diferentes, eles(()) (23:54) e eles formam novamente um evento muito grande.Então como acontece como que outras estruturas típicas elas produzem sob diferentes domínios reológicos, como são produzidas e mais importante se elas são produzidas ficam como sãoou mudam com o tempo e vamos responder a todas essas perguntas na próxima palestra como mecanismo de deformação de rochas.Muito obrigado.