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Module 1: Deformação Mecanismo de Rocks

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Então, a deformação de rochas como eu disse na última palestra é alcanada por vários processos.E é agora um bem oblíquo e bem empilhado, que não importa quão grande é a escalada deformação.Deformação do início em escala muito pequena na escala de cristal.Então, grande falha se considerar iniciante com uma fratura muito pequena ou número de minúsculas fraturas.Então, ou a fratura minúscula se propaga em resposta ao estresse, ou lote de fraturas minúsculas Então, se tentarmos classificar ou o mecanismo de deformação de que estamos falando.Então há três grandes categorias ou três grandes classes de mecanismo de deformações.E, isto é, principalmente, derivado observando-se as rochas naturalmente e experimentalmente deformam-se as rochas.A primeira é a deformação cataclástica, segundo uma é plasticidade intracristalinae terceira é a transferência de massa difusiva.Como, o nome sugere que podemos descobrir que.A deformação Cataclástica é principalmente considera deformação brittle.Onde as rochas fazem fratura a plasticidade intra-cristalina é algo onde consideremosas deformações de grãos e esta deformação de grãos acontecem em alta pressão e particularmentesão de alta temperatura.Então, hoje focamos principalmente na deformação cataclástica.E como disse no slide anterior que cada um disso, seja cataclástico seja ele intra cristalinoseja ele difusivo transferência de massa.Se você olhar microestrutura eles são característicos para cada um e todos os processos.Então, eles produzem diferentes tipos de malhas, tipos diferentes de aparência da rochasob seções finas e assim por diante. E, as pessoas fazem estudo não só sob micro scopes ópticos mas, elétron microscópios particularesmicroscópios específicos de varredura e micro escopos elétricos de transmissão são agora um dias muitoúteis.E nos últimos dias, existem algumas outras ferramentas que você pode usar mesmo que ou verifique o processo de escala atômicausando tomografia de prop de átomo e assim por diante.Então, novamente o objetivo principal de estudar esses três mecanismos é descobrir as diferentesrelações entre tensão de tensão e outros parâmetros.Que como eles estão relacionados e como podemos colocá-los juntos em diferentes leis de fluxo.Então, comecemos com a deformação cataclástica mecanismo.E, primeiro aprenderemos que qual é a característica da deformação cataclástica?Então, eu dei uma lista aqui neste slide.A deformação Cataclastic não é nada mais, mas, quando seus grãos fazem fratura ou você tem uma espécie dedeslizamento ficcional dos grãos.Então, é a combinação de fraturamento quebradiço e friccional deslizamento de grãos.E se você tem fratura ou friccionalmente desliza os grãos de um passado para outro.Então ele é ativado apenas, quando você ultrapassa o força shear da rocha, ou força shearentre dois grãos, Nós iremos conheça mais tarde.Deformação Brittle ou deformação Cataclastic como aprendemos que, tem que ser um processo de temperatura baixa.Agora, podemos classificar toda a gama de deformação cataclástica em três maneiras básicas.A primeira é a deformação localizada às vezes chamamos fluxo friccional, com uma característica especial,segundo uma é o fluxo granular e o terceiro é fluxo cataclástico.Então, em toda a palestra na verdade, olhamos para estes três processos básicos de cataclásticadeformação.Então, vejamos o primeiro processo que se localizou deformação cataclástica.Geralmente, a característica deste localizado esta deformação cataclástica inclui, extremafraturamento e redução de tamanho de grãos ao longo de uma estreita zonas.Assim, seus extremos fraturamento e redução de tamanho de grãos ao longo de zonas estreitas.E quando eu falo de diminuir sua escala de milímetro.Agora, essa redução ou redução de tamanho de grãos pode acontecer por compactação, ou pode acontecer porshearing.Então, às vezes a natureza do contato entre as duas superfícies, o que aprenderá mais tardeé chamado asperidades.Se, que tipo de fluxo acontece, isso significa que um está deslizando primeiro para outro em escala de grãos,então em algum momento chamamos eles de fluxo friccional.Agora, claramente se aumentamos a velocidade de deslizamento, ou se aumentamos a velocidade da estirpe, isso diminuias resistências friccionais ou a força se você tem mais do que, deforma-se rapidamentea rocha.Então, isto tudo isso boulders, mesas ou grãos de tamanho de areia quando estão fluindo com auxíliode água que rotacionaram, eles colidiram, uns aos outros reduziram seu tamanho de grão e assimem.Agora, o mesmo processo acontece em uma praia.Quando as ondas fazem vêm as areias elas simplesmente fluem na lateral, novamente elas voltam a fluirnovamente em direção ao lado da praia, e novamente elas fluem em direção à beira mar.Então, um rolamento contínuo é happing e é por isso que se, você está interessado em sedimentologiavocê provavelmente sabe que as areias da praia são muito bem classificadas e também são muito arredondadas.E, é por isso que o mecanismo de fazê-lo é o fluxo granular.Eles desempenham continuamente e tornam-se esféricos ou arredondado.Há agora borda afiada se, você estiver amostrado a areia de praia ou alguma pedra de areia com muitoagradável roundness, então você provavelmente pode inferir isso são os depósitos de areia de praia.Agora, outro exemplo também é muito recente em Kerala.No ano passado tivemos enxurrada significativa lá e aquela inundação foi associada a deslizamentos de terradevastadores devastadores.Então, esta é uma imagem que eu coletei do site do governo de Kerala.E, isso você pode descobrir que este é um deslizamento de terra.Então, materiais formam o topo voou em direção a esta direção, eles só fazem papel para este direção.Então este é o lugar perto do Government College em Munnar Kerala e isso acontece em setembro2018.O que vemos aqui, que esses materiais realmente meio que simplesmente desceram como deslizamento e rolamento.Então, isso você pode fazer parte desse fluxo pode ser descrito como fluxo de detritos mas novamente háNenhum confinamento os grãos ou boulders ou tabelas eles foram livres girar e enquanto eles estavam se movendo, eles realmente fizeram o trabalho de fluxo granular, elescontribuíram para todo o fluxo deste deslizamento.Agora, vamos olhar para o último que é cataclástico deformação no campo quebradiço.Agora, a deformação cataclástica é muito semelhante o que temos aprenda com deformação localizada.Agora a deformação localizada acontece ao longo de uma zona estreita.Mas, a deformação cataclástica acontece em uma área muito grande mas, o mecanismoé mais ou menos igual.No entanto, em deformação cataclástica se você tiver que comparar fluxo granular, deformação decataclástico ou sob pressão de confinamento muito grande.Então, é quebradiço quebradiço de grãos como tem que ser.Onde você tem que ter alguma energia necessária para fratura os grãos.O que é menor do que a energia necessária para rodar ou deslizar. Vamos aprender sobre isso mais tarde.E então é caracterizado como eu falo por pressão de confinamento alto e pressão de fluido baixo.Então, fluido é ausente nesse tipo de deformação ou extremamente baixo.E exemplos você pode se site para esse tipo de deformações cataclásticas são brecciados de rochaou algumas zonas de falha de estruturas relacionadas, grandes zonas de falha, zonas danificadas e certamente impactocrateras.E agora antes de irmos para o próximo slide sobre esta elastração ou elastramento similar.Temos visto com um fluxo granular ou fluxo localizado.Então, o que acontece eu apenas tento dar a você a diferença ou tentar te ver os exemplosou te vista funciona.Desde que, o fluxo granular temos grãos como este que foi preenchido por sedimentos macios inlitificadossedimentos e fluidos.Em deformação cataclástica temos grãos sob alto confinamento e menos fluidos.Então, os grãos são tocantes uns dos outros ao contrário disto.Então, este é fluxo granular e este é fluxo cataclástico agora, se houver deformação dizer paraexemplo um shearing é happing desta forma em ambos casos.Agora aqui os grãos acham mais fácil acomodar a deformação só ao rolar.E, enquanto rolam eles provavelmente tocam uns nos outros, eles fraturam como vimos nessa imagem, então no slide anterior.Então, eles apenas fraturam aqui e ali e assim o tamanho dos grãos reduz.Mas, neste caso é exatamente isso que menção aqui é, energia necessária para fracionar os grãosé menor do que a energia necessária para rodar ou deslizar.Porque, isto está sob confinamento significativo, ele os grãos definem é impossível rodar.Porque, o friccional entrar em contato aqui aqui e em outros lugares são extremamente altos.Então, em vez de rodar ou deslizar apenas outros grãos.Os grãos preferem se sacrificar produzindo, algum tipo de fraturas ao longo deos germes de contato.E quando esta fratura acontece eles voltam a ser compactados porque, agora há alcance na porosidadepara poder ficar lá a menos que os próprios grãos produzam algum tipo de rede forte ou fortetrabalho quadro.Então novamente este minúsculo pequeno grãos tentam girar mas, eles não podem por causa de enorme consignação.Eles voltam a produzir fratura e é assim que nós atingir fluxo cataclástico ou a deformação decataclástico.Então você vê no next elastration.O que vemos aqui este quatro elastramento em A, temos alguma matriz compactada este escurocinzento e esse grãos esverdeados.Agora, quando a deformação vem nesse tipo de configurações, que é altamente compactada litificadae tem um confinamento significativo do que os grãos não podem girar.Então, portanto, eles produzem fraturas dentro de si.E, então, essas fraturas são mais fáceis de abrir ou deslizar aqui neste grão, você podever que você tem algum tipo de deslizando a seguir, temos uma espécie de abertura acontecendoaqui e assim por diante.Então, todos esse processo acontece mas, o que é importante você ver por esse fraturamento os grãostamanho reduzido ficou significativamente reduzido.E se aquele contínuo o que finalmente alcançamos é você ver no elastramento D. Assim, o tamanho geral de grãos reduz significativamente os grãos ao contrário do fluxo granular são extremamente angulares.Eles não são grãos circulares, ou suas idades não são arredondados ali extremamente angulares.Então, esta é algumas das características de deformação cataclástica.E, se wee este tipo de estruturas tanto em campo ou em microscópio isto é conhecidocomo breccia ou rochas brecciadas.Então, vamos alguns exemplos agora, aqui está um ótimo micro estudo estrutural.Scanning elétron imagens microscópicas SEM imagens.Então, esta é a rocha hospedeira que é uma espécie de rocha undeforme são os grãos e asáreas negras são a sua porosidade.Como você pode ver quando a deformação vem, então nós produzimos alguns danos ao longo dos grãos.Então, você pode ver que esses grãos estão ficando fraturados aqui aqui pesadamente, como se eles fossemficando crush como alguém a martelou.E, então, esses grãos fazem girar por eles mesmos.Mas, eles não dá para que produzam mais fraturas e tenham algum tipo de triagem.Então, você tem grãos grandes aqui e aqui o que é campo encontrando matrix é mais deformaçãoO que você vê que é como uma massa esmagada.Onde não há virtualmente nenhuma porosidade agora você compara essa foi sua inicial e esta foisua final.Então, redução de tamanho de grãos é algo muito importante para a deformação cataclástica.Nós aprendemos mais tarde que, por que as rochas têm que reduzir seus grãos tamanho para acomodarenergia ou para acomodar deformação.Agora, o mecanismo aqui em menos em deformação cataclástica é extenso fracionamento dos grãos.Então, as rochas são os grãos ou o cristal, produzem fraturas dentro de si.E, portanto, as porosidades e outras coisas conseguiram reduzir significativamente.Mas, pode acontecer de outra maneira também veremos isso mais tarde.Agora, aqui eu tento dar alguns exemplos, que quando você olha para as seções finas sobmicroscópios ópticos microscópicos.Você pode ter algum tipo de ideias, que você está olhando para deformações cataclásticas.Então, este é um único falha por grão como você pode ver aqui.E você pode ver isso são as clivagens dos grãos que você pode descobrir.E, você pode ver esses grãos é caracterizado por algum tipo de fraturamento aqui e assim por diante.Então, esta é a característica da deformação cataclástica.Na imagem seguinte você pode ver que, é uma micro estrutura de uma pequena fratura em granito.Então, você vê que tem um limite muito curto aqui e aqui.E, no meio entre você tem um monte de grãos que são angulares na natureza.E, você também pode descobrir que o tamanho de grãos aqui neste dois limites e o grãotamanho no meio são significativamente diferente.Você provavelmente, pode ver o processo de fracionamento está acontecendo, então este foi o grão grande.E então você vê o fraturamento está acontecendo ao longo deste tão grão.Este grão é dividido em três partes iguais, agora este é novamente grão de quartzo e eu contovocê foi um cristal provavelmente único assim.E, então ele produz fraturas aqui e aqui.Então isto também é cataclástico deformação e vemos isso em microscale.Agora, a cor ou aqui e aqui estão muito semelhantes.Mas aqui é pouco diferente então, você pode perguntar que como você diz que este é um singlegrain.E, isso pode acontecer de que mesmo um único grão após fraturamento pode mostrar uma cor diferentepelo menos neste caso tons.E isso acontece porque os grãos podem ter girado portanto, vemos dentro de um único grão vocêver uma cor diferente.Porque, ele girou e, portanto, sua orientação foi alterada e vemos um colorido diferente.Este é você deve ter aprendido em suas palestras de mineralogia ótica.Agora aqui estão alguns outros exemplos, portanto, este é típico supersafra de breccia e isto está emCanadá.E, você pode ver este chapéu é o escala e você vê aqui esses grãos angulares aqui ou estenão são grãos realmente este são clast.Então, e eles estão hospedados dentro da matriz fina de grãos.Então, este um exemplo de deformação cataclástica.Por favor, note-se isso não é deformação localizada.Uma massa enorme é impactante e então tudo está ficando fraturado.Então, não é um recurso localizado, pelo menos a escala em que estamos pensando.E este é outro exemplo outra vez a forma USA de Morte Valley.E você vê essas coisas pretas que na verdade são clastses calcárias e este estão dentro docimento calcite que são brancos.E, você vê embates angulares prolíficos e este é o impacto muito típico induzido breccia.É assim que ele se parece e este um exemplo de deformação cataclástica.Agora falando sobre essa redução de porosidade ou redução de permeabilidade etc particularmenteaplicável para deformação cataclástica localizada.Aqui eu tento te dar um diagrama de resumo uma espécie de diagrama de classificação.Diga se eu considerei esta como uma fixação não reformada de grãos e essas coisas azuis por trássão seus espaços de poro.Do Que você pode ter compactação pura sem qualquer componente shear as rochas podem se deformar.E, então pode formar a deformação cataclástica localizada.Por outro lado você pode ter pura dilatação, onde as rochas estão experimentando tensão uniaxialou algo assim.E, em vez de distribuição uniforme ou homogênea da deformação.Em algum lugar, ele só abre os grãos produzir fraturas e você tem uma abertura.Então, ouvir claramente esta área é de baixa porosidade.E portanto, muito provavelmente de baixa permeabilidade mas, aqui é essencialmente alta porosidadee baixa permeabilidade.Mas, se o shear vem na figura que é esta que é esta que é simples shear.Veja também produz algo assim onde você reduz a porosidade e a permeabilidade.Agora se compactação e simples de cisalhamento, eles se combinam juntos do que você tem algo chamadoshear composicional.E, se shear simples raso e dilatação eles se combinam juntos, então o que você ganha é dilatacionalshear.Então, este são os cinco membros do N, ou eu diria estes três são a compactação pura do membro N,pura dilatação e simples shear e qualquer combinação entre eles pode acontecer.Então, dentro de três N membros você pode ter a deformação localizada, cataclástica localizadadeformação.E, com base na maneira como as rochas estão deformando se é compactação ou simplesporosidade e permeabilidade da rocha iria variar em conformidade.Agora deixe-nos ter algumas ideias ou alguns conceitos básicos sobre os critérios de falha, que quais são as condiçõesquando as rochas produziriam fratura?Como você aprendeu isso quando você estão discutindo sobre essa deformação cataclástica uma fraturaé produzido quando a força do shear é ultrapassada.Então, durante o fraturamento quebradiço, portanto, as rochas podem se deformar ou criando novas fraturas, ou podem deformar-se ao longo de uma fratura preexistente.E em ambos os casos temos dito sobre isso bastante tempo o fricção coloque um papelmuito importante.Então, o processo de fricção que envolve fricção pode dar ou um pode teorizá-lo por Mohrcoulomb critérios de falha.Mohr coulomb critérios de falha são expressos por muito simples equação.Onde, stress shear ou stress shear crítico para fraturamento é equacionado para isso que écoesão do rock your talking cerca.O mue é o coeficiente friccional ou coeficiente de atrito, sigma está em tensão normal ePf é a pressão normal eEntão, eventualmente este sigma S menos P dá-lhe a pressão fluida eficaz ou eficazEu lamento que dê o efetivo stress normal.Então você pode escrever ele realmente TC igual a S mais mue sigma efetivo normal, que éigual a sigma normal menos pressão de fluido poro normal.Agora vamos discutir sobre esses dois termos coesão e atrito no próximo slide.E, no deslizar após veremos que como funciona com rochas diferentes.Mas a coesão é algo se você tem algum tipo de fraturamento preexistente na rocha.Então não há coesão.Eu também conto que essa equação é uma das equações mais importantes em fraturamento de brittleou deformação de brittle e extensivamente usada em estudos de mecânica do rock.E repito isso é conhecido como critérios de falha de coulomb da Mohr.Também gosto de lembrar que esta não é uma lei de fluxo. Porque, o que aprendemos em uma das palestras anteriores.Aquele fluxo cuida de três parâmetros principais um são parâmetros dinâmicos segundo que éum relacionado ao parâmetro kinematic e eles iguais ou eles são equilíbrio por constante ou rheológicoconstante.Agora neste caso esta não é uma equação constitutiva mas,uma lei de fracasso ou um critério de falha.Agora o que é coesão e o que é atrito.Agora falamos sobre esse termo com frequência.Agora a coesão é algo que eu só tento dar a feeling.Que, quando você tem seu material em repouso que está em condição estática. Há agora força externa está sendo aplicada, então, essas partículas ainda podem ficar juntas.E essa capacidade de ficar junto de partículas em condições estáticas é coesão.Podemos pensar nisso as areias soltas.Se, você as fizer fixá-las em algum lugar eles vão perder e se desmoronar assim, a coesãoé baixa.Mas, se você compactuou com a sua mão e tente deixar ele estar lá pode ficar por um tempo mas,e depois vai cair.Se você adicionar pouco de água e compactado por sua mão vai ficar por um tempo.E, se você adicionar cimento e água então pode ficar para um tempo bastante longo.Observe que não há nenhuma força externa está sendo aplicada.Então, nesse caso a coesão da areia solta para compactar areia para a areia molhada para a areiacom cimento a coesão está aumentando.Então, é uma capacidade de segurar as partículas unidas sob condição estática.Fricção por outro lado se, você tentar entender fisicamente.Isso, é força que é desenvolvida entre duas partículas adjacentes devido à aplicaçãodo estresse.O que eu quero dizer com isso que atrito sempre requer, para definir fricção é sempre importanteter uma força externa ou estresse.E quando tiver isso então esses dois grãos gostariam de se ater uns aos outros mas, porquedessa força externa eles não podem ou o que é a resistência.Então, que eles podem manter-se unido é medido por um parâmetro que é conhecido como fricção.Então a equação anterior vimos que escrevemos a equação.Em geral tau igual a coesão mais mue por mue multiplicá-la por sigma N.Esta é a equação que descobrimos que esta é a equação de falha de Mohr coolant. Agora a questão está aí na relação entre coesão e fricção.Então, as pessoas realizaram experimentos e mediram a força de equação de diferentes rochas.Então, vemos uma série de rochas ígneas aqui vemos uma sedimentar rochas sedimentares e eis a sériede rochas metamórficas comuns e esta é a sua força coesa.Que está na unidade que é mega Pascal.Agora isto é tufo lítico a coesão é extremamente baixa para rochas graníticas esta verde as coesasE, em seguida, limestones de muito baixo a extremamente alta e assim por diante.Então, para rochas diferentes ela não importa ela é ígnea ou sedimentar ou metamorfônicaou nós veja que os valores redistribuídos.Se você olhar o coeficiente de mue de fricção que é dimensão menos quantidade estasão as mesmas rochas ígneas, sedimentares e metamórficas.E, vemos novamente uma distribuição variada disso.Agora o que vemos aqui que é uma mensagem muito importante eu gostaria de te dar desteslide.Que a rocha é altamente coesa, isso não significa que seu atrito seria alto evice-versa também é true.Por exemplo este lithic tuff ele tem força coesa muito baixa.Mas, é coeficiente friccional é bastante significante.similarmente shiest sua coesão é bem ampla mas seu coeficiente friccional é ainda menosdo que o tuff lithic.Então, coesão e fricção eles aparentemente não qualquer relação entretanto esta equaçãovemos agora em função de experimentos e mini rochas.O que podemos descobrir form this slide é muito famoso enredo de byerlee e este éconhecido como byerlee law.Então, a lei de byerlee realmente faz descrever a força friccional para uma grande variedade de rochas sob cargas diferentes.E, em seguida, ele tenta encaixar os dados com duas linhas retas. Então, como funciona assim, o que ele fez?Ele deforma as rochas que ele mediu o estresse encolhido em diferentes confinamentos então, esteé o seu normal frisa o confinamento e depois ele calculou ou ele do estresse ecurva o stress pic.E, há número de rochas variedade de rochas que ele usou e eu não tenho certeza se elepode lê-lo mas, formar os slides, os arquivos pdf que eu tinha lhe dado, você pode descobrir.Então, ele tem granito fraturado, granito terra superfície tem limão pedra, gabro, dunite,pedra de areia então diferentes tipos de pedras de areia.Então, soquete defeituoso pedras de areia gadolinite agradável e milonita então quartzo monzonita, quartzomonzonita com articulações então granito e lote de minerais argiloso e aqui também.Agora podemos ver que interestantemente todos esses valores de stress shear versos normais stress,eles mais ou menos fazem a linha de follow line.A primeira leva home mensagem dessa trama é que, as composições não é uma funçãode determinar a força friccional e a coesão particularmente.No entanto, é uma função do normal stress.Se, nós zoom esta parte então a gente veria que, aqui está passando pelo center.E, então esta linha se conecte esta linha sua vinda através do centro ele está chegandoem algum lugar aqui.Então, até aqui cerca de 200 mega Pascals confinando pressão byerlee propôs que abaixo de 200 megaPascals rocks dificilmente tem coesão.E, esta inclinação dá o coeficiente de atrito assim ele conseguiu esta equação.Que em baixas rochas de confinamento tem coeficiente de fricção média 0,85.No entanto, este é cerca de 60 mega Pascal esta slop se continuarmos a fazer like isso.E, aqui ele encontrou essa equação que, onde a coesão é de cerca de 60 mega Pascal e coeficientefricção é cerca de 0,6, lamento que isso esteja escrito errado este deveria ser 0,6.Então, é assim que podemos descobrir que o atrito ou a força da rocha não é funçãoda composição da rocha.Agora, você também pode descobrir que ali algumas rochas ou alguns minerais que não concordamcom esta trama e esta são estas rochas.E, se vemos isso são principalmente sapentinite, elite, kelinite, alucinado Mont Moro litevermiculite e assim por diante.Agora este não concorde com essa trama da lei de byerlees.E, há uma espécie de outliers.E há principalmente minerais de argila tem o significado significativo.Que por que eles estão fora e por que estudar desse tipo de minerais de argila são importantesmas, não falaremos sobre isso mais tarde mas, isso são significativos para os estudos de terremoto na terra.Então, terminamos esta palestra e na próxima palestra, vamos aprender sobre plasticidade intra cristalinaEntão, nesta palestra aprendemos principalmente o processo cataclástico.Onde a maioria olha para o processo em escala de grãos mas, sem olhar para o recursos quevocê tem aprenda na primeira palestra do mecanismo de deformação. Este defeitos ou deslocamento ou limites de grãos porque, esta coisas não têm influência emdeformação cataclástica.Mas, desempenham papel significativo na plasticidade intra-cristalina e na recristalização dinâmica.Então, este que vamos aprender na próxima palestra número 14,2 muito obrigado.