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Module 1: Deformação Mecanismo de Rocks

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Então nesta palestra cobrirá principalmente a plasticidade intra-cristalina como eu disse a algunssegundos antes do que vamos fazer com este assunto vamos muito brevemente entrar emeste tópico e introduzir os diferentes processos que estão envolvidos nisso e então irá lentamentever as diferentes leis de governo para mecanismos de subida de deslocução particularmente deslocução.Nós aprendemos sobre estes dois termos na primeira palestra e finalmente concluirão esta palestracom dinâmica re-cristalização. E na próxima palestra vamos aprender sobre difusãocreep ou transferência de massa difusiva.Então aqui estão alguns fundamentos da plasticidade intra-cristalina. Ao contrário da deformação cataclásticano domínio ou no mecanismo da plasticidade intra-cristalina a deformação geralmentenucleotídeos e depois se acentua a partir dos defeitos de cristal ou lattice. Por isso, aprendemossobre o que são esses defeitos de cristal e lattice e veremos como eles nos ajudam a entendermelhor a plasticidade intra-cristalina. Agora porque isso é governado majoritariamente por defeitos do Crystalentão ele ocorre a uma profundidade mais alta.Isso significa que a temperatura é alta e porque ela está em profundidades superiores de volume permanececonstante durante a deformação e, portanto, é uma deformação insensitiva. Masessencialmente é um mecanismo sensível à temperatura altamente temperatura e veremos como a temperaturainfluencia muito esse processo. Desenvolvemos uma micro estrutura muito característica quandovemos as rochas passando por deformação através da plasticidade intra-cristalina. Assim geralmenteo que acontece se você gerar novos grãos menores a partir do grão original vamos chamá-lo de paigrão so os novos grãos menores o núcleo e os limites dos grãos pai através deo processo de reconciliação dinâmica.E, portanto, ele dá origem a uma orientação preferencial Crystallographic ouCPO e senão as micro estruturas você pode pensar nele estas são caracterizadas portwinning and undulose extinctions sub grãos e o diferente assinaturas de re-cristalização dinâmica.Vemos todas essas coisas no final dessa palestra diferentes tipos ou diferentes tiposde micro estruturas produzidas pela plasticidade intra cristalina e verão que esse fluxo énão Newtoniano.Então é uma taxa de estirpe dependente essencialmente mas a taxa de estirpe não é linearidade dependentesobre o estresse. Veremos as equações em algum lugar nesta palestra. Assim, a ideia muito básica deplasticidade intra cristalina como aprendemos que é o movimento dos deslocadosatravés do cristal.Agora para definá-lo ou para descredê-lo a maneira mais simples de fazer isso é a equação de Orowans. Portanto, a equação de Orowans não é nada além do básico da maioria dos modelos intra cristalinos deque as outras equações ou formulações complexas são derivadas. Então o que vemos neste slidetemos este grão amarelo onde este t invertido t é um deslocamento e o comprimento destecristal é L agora é L quando a deslocamento move-se de uma extremidade para outra extremidade deste grão emo estágio inicial deixa-nos dizer este A na fase final em B vemos que o grão temdeformado então o deslocamento único desloca-se daqui para cá dando-se uma estirpe no cristal.Agora se este é L e então eu considero que este é L1 então certamente L1 menos L é o vetor de burger que é esse vetor unitário do movimento de deslocamento então se considerarmosisso se tentarmos teorize-o tão deformação de uma pequena região L em um cristal contendoum único deslocamento com o vetor b do Burger e este é o que exatamente nós acabamos de falarsobre. Agora quando o movimento é completo ao longo deste comprimento L então a estirpe é Burger ’ svetor dividido pelo comprimento inicial do cristal. Portanto, aqui a estirpe é essencialmenteeste B. Então, este é L1 menos L dividido por L. Então, portanto, esta é a estirpe que temosgerada movendo-se a deslocamento de um ponto para a outra extremidade deste cristal.Agora se você considerar que a distância é muito pequena por exemplo Del L do movimento de deslocamentoentão a estirpe incremental que podemos considerar ou a qual podemos chamar Del Epsilondeve ser b dividida por L Del L por L. Agora podemos ver claramente que se substituirmos este 1 por L square ou estes dois mais por um termo chamado rho que definirá como esta densidade de localizaçãoentão a equação toma a forma desta onde a Delta Epsilon é igual a rho queé o seu vetor de densidade de deslocamento Burger e Delta L estes três são multiplicados paraum do outro.
Por outro lado, se olarmos para a deslocalização escalá-la é um creep de direito de poder. Assim, a taxa de estirpeestá relacionada com a cepa a um poder de n. Ele acontece relativamente em alta temperatura e, portanto, a recuperaçãoé um dos processos fundamentais em subida de deslocamento onde a deformaçãocontinua em estado estável sem fraturar se a temperatura é alta o suficiente.Agora o que é você vai aprender quais são as manifestações dessa deslocução glidee subir. O que acontece com o cristal real? Aprendemos que no início quandoestávamos falando sobre os fundamentos da plasticidade cristalina interna que novos grãos apareceme os limites de grãos dos grãos mais antigos. Portanto, estes são os estudos ou e assim nos próprios cristais demodifica-se e toma uma nova forma ao contrário da deformação cataclástica. Eles sãonão autorizados a produzir as chamadas fraturas dentro do domínio da plasticidade intra-cristalina.Então vamos aprender como acontece e o processo que cuida de todo o grãorearranjo dentro do domínio da plasticidade intra-cristalina é conhecido como re-cristalização.Então a recristalização é o processo em resposta à energia adicionada. Portanto, estes são de alta temperaturae são deformação ao mono ou poly cristalino agrega-se então novamente tem que acontecer em altatemperatura e você tem que ter algum tipo de deformação ou não. Se você tem uma deformaçãoé outra coisa. Se você não tem deformação é novamente algo mais.Então durante a re-cristalização os minerais reformam seus arranjos internos reorganizandoos limites de grãos de várias formas. Veremos aqueles muito em breve e por que os cristais reorganizamseus limites de grãos o objetivo essencial é ficar no mais baixo estado de energia possível.Então, se você se lembra dos defeitos deslocam os limites de grãos etc. são os lugares ondea energia fica.Então agora se temos que definir a recristalização. Então o que eu falei nesses três pontosestes são apenas uma espécie de características mas se temos que definir re-cristalizaçãoela não é muito direta porque inclui uma combinação de muitos processos etambém influenciada por vários outros irá vê-los. Assim, de uma maneira muito geral se temospara definir podemos dizer que a cristalização é um processo mecânico térmico onde a estrutura geral de micro de rochas doé total ou parcialmente rearranjada e evoluem para uma nova estrutura demicro. Então eu tinha um tipo de micro estruturas e então gero para outro tipode micro estrutura sem produzir fratura. Se isso acontecer então eu certamenterecristalizaram meu sistema cristalino.Então podemos classificar a cristalização de duas maneiras básicas. Uma é recristalização estáticae outra é recristalização estática de recristalização dinâmica se você tem que entenderela é muito simples Ela acontece com a única influência da temperatura o processo também éconhecido Annealing que significa que faz sua cepa de grãos livre.Então anneal significa fazer algo estirpe livre em recristalização estática o tamanho de grãogeralmente aumenta e é um processo relativamente lento a recristalização dinâmicaem outra mão quando você têm influências tanto de temperatura como de estresse diferencialque significa deformação em dinâmica a cristalização o tamanho dos grãos geralmente diminui mas lásão algumas evidências em que o tamanho dos grãos aumentaram e é um processo mais rápido também há outra subcategoriade recristalização diferente da estática e dinâmica re cristalização eesta é conhecida como meta-sistemática de recristalização portanto após a recristalização dinâmica sevocê tiver cristalização estática então e depois novamente se o ciclo continuar. Assim, o queacontece entre é conhecido como Meta cristalização dinâmica nós não estamos indo para essa parteagora mesmo.Então estas são as características da cristalização estática como você pode ver está escritoaqui. A força motriz é fornecida pela energia de deformação armazenada. Assim, seu Sigma internoque é primariamente o grande ou longo intervalo elástico de tensão associado eestruturas de assunto que foi formada durante a formação de plásticos e certamente número doisé aquela temperatura elevada.Então sua energia interna e temperatura elevada. O líquido estático primário está em processo algum tipode acontece pela formação e movimento de novos limites de grãos de ângulo elevado. A recristalização estáticatipicamente consiste em cristais equiaxados. Isso significa que os cristais são principalmente de tamanho similar.A estrutura micro também é caracterizada por junções triplas e o tamanho dos grãos érelativamente maior e este é o crescimento verde é conhecido como coarsenamento de grãos competitivos quea correspondência seu estado de cristalização estaticamente os grãos são geralmente estirpe livre como eufalei sobre ele é annealing.O processo é chamado annealing que é você não tem nenhuma energia interna dentro do grãoEntão você sabe que não deve ver ou muito menos induglose extinção geminação e parentescoe assim por diante. Curiosamente as propriedades mecânicas o instante de dureza etc. diminuem lentamentenos estágios iniciais de recristalização esteticamente mas quando os cristais crescem de maneira muito grandeentão essas propriedades as propriedades mecânicas a diminuição muito rapidamente.Então aqui estão alguns exemplos mostram você em casal de slides os minerais estaticamente recristallizadoso que vemos aqui nesta imagem é um micro gráfico de fotos da Unite da Carolina do Nortee o que vemos aqui como falamos sobre você pode ver que se trata de uma imagem polarizada por crostaque internamente os grãos não mostrar qualquer extinção de unduglose.Os grãos são mais ou menos iguais você pode ver também muito agradáveis junções triplas você vaionde quer que você queira ver excelentes junções triplas basta chegar então esse tipo de estruturas microsão características classicamente conhecidas ou clássicas da recristalização estática.No entanto, nesta imagem você pode ver que os grãos são ligeiramente orientados e isso podeser a deformação inicial que os grãos podem ter no estágio anterior.Então o próximo deslize nós tenha um mármore fino de raspão onde a mineralogia é calcite marrommassa de aproximadamente 0,3 mm e tem uma recristalização patchy. Então o que vocêvê aqui, que a maioria dos grãos é absolutamente estirpe livre. Há poucos grãos como aquiou aqui então estes três grãos em algum lugar aqui estes grãos são caracterizados e este umestes grãos são caracterizados por girar mas a maioria dos grãos como você pode ver novamentese eu olhar para este Domínio a maioria dos grãos volta a ser equipada mais ou menos de igual tamanho.Você também pode ver agradáveis junções triplas e os grãos são de estirpe livre relativamente estirpelivre. Portanto, estas são as assinaturas de cristalização estática. No entanto, como estamos estudandogeologia estrutural não vamos prestar muita atenção em algo que não se desenvolveusem deformação.Então, vamos nos concentrar em algo que poderia acontecer com a deformação e esta é que aprendemos dinâmicosre cristalização. Por isso, aqui novamente há alguns fundamentos. É o texto está escrito aquirecristalização dinâmica é a formação e movimento de novos grãos de baixa e alta angularlimites durante a formação em temperatura elevada. Então você já pode adivinhar como temosdiscutido que requer temperatura de deformação e energia essencialmente interna dos cristais.Assim, ao contrário da cristalização estática você adicionou deformação à cristalização dinâmicano estágio inicial da re-cristalização dinâmica o tamanho do grão aumenta ligeiramente para um certo limiar de deformaçãomas depois disso a nucleação ocorre e os novos grãos crescem até um tamanho típicoque modifica ainda mais com a deformação continuada.E isso é algo muito interessante para a re-cristalização dinâmica. Veremos issocom algumas imagens os parâmetros mecânicos se falarmos se pensarmos na elasticidade particularé maior em cristais de polia cristalizada re-cristalizados e as micro estruturas sãocaracterizadas por subgrãos de grãos pequenos grãos na periferia dos grãos maiorese naturalmente limites de grãos serrados de grãos. Agora aprendemos sobre todas essas coisas esses subgrãos que bolam pequenos grãos na periferia dos grandes grãos e serrados limites de grãosnos seguintes slides.aprendemos que os limites de grãos se deslocam de um lugar para outro para acomodara deformação em re-cristalização dinâmica. Então o que leva ou o que acontece durante essa mobilidade de limite de grãos. Aqui estão alguns átomos de pontos ao longo do limite de grãos nos cristaiscom alta densidade de deslocamento podem ser deslocados dois pés para a lattice do bairrocristal com baixa densidade de deslocamento. Portanto, este resultado movimento de limite de grãos e crescimentode cristais de menor densidade de deslocamento.Então se eu tenho uma área de menor densidade de deslocamento do que este limite dessa área tenta invadirnos grãos onde a densidade de deslocamento é maior a energia necessária para esta qualé a energia livre interna aumenta devido ao aumento do comprimento limite de grãos você podevocê pode imaginar o fato de que eu tenho uma área fixa ou volume fixo com 10 gramas e tenhoa mesma área com 50 gramas. Certamente as áreas de limite de grãos aumentam e se as áreas de limite de grãosaumentam então a energia do corpo de grãos também faz aumentar.Então você pode fazer a pergunta estou eu reduzindo a energia ou estou aumentando a energia?Mas o ponto é que sim sim. Mas isso é muito menos que a energia diminuiu ema remoção dos deslocados. Assim, essencialmente você leva a sua energia para um nível inferior. Agorarecristalização dinâmica acontece em três mecanismos so os grãos antigos são substituídos por novos grãos.E como eu disse que acontece por três mecanismos. Estes estão a bular sub-rotação de subgrãos emigração de limite de grãos. Devo lembrá-los neste estágio estes são alguns processos básicosbulging sub grain rotação e migração de limite de grãos. Assim, estes podem considerar algunsuma espécie de estágios da evolução três estágios básicos da evolução mas muitas coisaspodem acontecer em entre uma pode influenciar muito outras.Então, vamos começar com a recristalização do bulging. O que vemos aqui nessas três ilustrações.Este é o estágio inicial digamos A. Esta é a segunda etapa B e esta é a terceira etapaC estes três grãos G1, G2 e G3 têm três tons diferentes de cinza. O baixo para o tomtem a menor densidade de deslocamento. Portanto, este tem menos do que este e este temmenos do que esta densidade de deslocamento. Agora como eu disse que isso tem menos densidadedeste limite de grãos aqui tentaria se deslocar para os lugares onde a densidade de deslocamentoé mais alta e é exatamente isso que está acontecendo na sua figura nenhum B onde vemos que um pequenobulge está acontecendo.Então o limite de grãos começa a se bular no grão com maior densidade de deslocamento.E se isso continuar então no limite de grãos você acaba com alguns pequenos grãos estesgrãos são geralmente de estirpe grátis.Então se Tentei ver de uma forma diferente um diagrama de cartoon. Então aqui eu acabei de fazerdois grãos para que você possa ver que esses grãos estão mostrando algum tipo de extinção sem duglose.Esses dois grãos são você pode dizer que estes são limites de sub grãos já formados masvemos claramente que no limite de grãos ele está neste diagrama de cartoon. São poucosgrãos poucos onde o bulging aconteceu, isso significa que esses limites de grãos não sãolisas mais.Agora como é que parece quando você vê uma seção fina real deixe-nos ter um olhar aqui. Por isso, essascoisas geralmente você vê em microscópios ópticos mas é melhor visível se você vê-las emTEM. Por isso, aqui estão duas imagens fantásticas que podemos ver aqui. E eu acho que este é o primeiro temponesta palestra você também está vendo os magos TEM com alguns deslocamentos. Então, o que vocêvê se eu considero isso eu vou limpar isso mais tarde você vê todos esses cabelos finos como recursosdentro dos grãos estes são deslocamento aqui como bem estes são deslocamento todas essas pequenaspequenas coisas e aqui tudo isso também são deslocações mas este grão que está no meiotem muito menos deslocamento.Então agora você pode ver que um grão com menor densidade de deslocamento é cercado por trêsgrãos com maior densidade de deslocamento e curiosamente você vê que alguma espécie de bulgingaconteceu aqui onde este grão com baixa densidade de deslocamento tentou bular ou invadirdentro do grão onde a densidade de deslocamento muito mais alta a mesma coisa que você pode ver aquiesta área de whitish. Tem menor densidade de deslocamento em comparação com esta área aqui e vocêpode ver que estes estão tentando engolir ou fazer bular dentro dos cristais ou grãos onde eles têmdensidade de deslocamento muito superior.Em estruturas ópticas de micro que se parecem com isso. Estas são algumas fotografias ópticas demuito antigas mas clássicas deste lado você vê que é aqui que a bulging acaba de começar os limites de grãosvocê vê. Estes não são mais diretos. Estes são uma espécie de (()) (41:36)e o bulging aqui apenas começou.Este é um talão de mármore tão calcita e este é um Feldspar naturalmente deformado. O quevocê vê aqui? Todas essas coisas, é aqui que o bulging começou nesta interfacedos dois cristais então se você vir uma seção fina ou micro estrutura agora você vai vê-los emuma maneira diferente eu acredito e você tentou descobrir que que tipo de re-cristalizaçãoaconteceu e se você vir algum tipo de pouco não um pequeno bulge de um grão montadopara outro limite de grãos. Primeiro você deve concluir que esta é uma micro estrutura deformadae então você vê então você também pode concluir que qual grão de maior densidade maior deslocamentodensidade teve comparação com a outra.A rotação de sub grãos é a próxima etapa. So rodízio de sub grãos em resposta ao movimentode deslocamento ao longo de baixo ângulo sub grão limite. Por isso, nestas três ilustraçõeso que tentamos ver deixou-me marcar novamente aqui A B e C o que vimos em A que estessão certamente limites de grãos. Essas linhas pretas mas essas linhas vermelhas que vemos aquiestas são a orientação dos grãos. Por exemplo, você pode considerar que estes são o eixo C doorientado desta forma. Assim como você pode ver que eles são orientados mais ou menos de uma maneira muito.Então, portanto, os limites de grãos aqui eles são limites de grãos de ângulo muito baixo. Portanto,estes são limites de sub cereais. Agora se a deformação continuar então este sub grãopode girar e quando esses grãos estão girando então é claro que a orientação cristalográficadeste grão também girou em comparação com os grãos vizinhos.Então, portanto, você gera alguma espécie de limite de grãos de alta angular com este grão. Nós somospreocupados com os outros grãos neste bairro. E outros se a rotaçãocontinuar mais adiante você tem esse limite de grãos em ângulo de rotação muito mais altocom os grãos vizinhos. Então é assim que você se forma a partir de sub Grain a novos grãos através deo processo de rotação de sub grãos para que essas coisas aconteam nos limites de grãosE se tentarmos olhar para isso foi assim que aconteceu nessa imagem do TEM. Portanto, paraexemplo este é pequeno deslocamento livre sub grão com limites levemente curvadosseta branca aqui e o grão maior com o limite de grãos de baixo ângulo com geometria de twist.Então este é outro nós não vamos entrar em detalhes dessa geometria de twiste assim por diante mas este é certamente um pequeno grão comparado a este grão grande. Como você pode veraqui esta aqui esta e esta aqui. Então este grão inicialmente se formou provavelmente porbulging e então ele ficou rotacionado e você tem um grão novo e ele é de tamanho muito menor.Então se tentamos novamente olhar para estes em um diagrama de cartoon. Então você tem esses grãos grandesque agora estão deformados e então você tem pequenos grãos por toda parte. Este é um sub grãose este ficou rotacionado e começou a formar novos grãos. O geral esta micro estrutura quandovocê tem um grão grande que é cercado por pequenos subgrãos de pequeno porte dinamicamente recristallizados. Isso é conhecido como Necote estrutural. Portanto, este é o nome deste tipo de microestrutura e também o grão ordinal é conhecido como grão pai e os novos grãos são conhecidoscomo grãos da filha.Agora esta é uma micro estrutura fantástica de rotação de sub grãos então este é um acorde deformadoele e você pode ver este grão de quartzo inteiro também não é muito plano em termos decolor ele tem também algum tipo de variação de cor lá para algum tipo de energia interna mascuriosamente você vê que a borda externa deste grande grão de quartzo é caracterizado pormuitos grãos pequenos e estes são sub grãos eles vão continuar rotativo e então elesformarão novos grãosE se olharemos em uma escala diferente esta é uma fantástica estrutura de colar. Entãoestes são os grãos de quartzo retos grandes deformados estes são grãos pais e todas essasminúsculas coisas decoradas no limite dos grãos dos pais aqui e assim por diante. Estes são filhagrãos so se você ver esse tipo de micro estruturasentão você claramente pode dizer que isso é repentinamente uma rocha deformada e o mecanismo de deformaçãoacontecendo aqui é algum tipo de rotação de sub grãos.A final uma é a migração de limite de grãos na migração de limite de grãos a temperaturaé muito alta. Portanto, este é um dos parâmetros essenciais. Por isso, a temperatura é tão altaque os limites de grãos se tornam muito móveis. Assim você tem um limite de sub grão.Ele pode fluir em qualquer direção e, portanto, você produz limites de grãos como este formato Amoebidalou o limite de grãos é conhecido como limite de grãos serrado e ao mesmo tempo você tema rotação de sub grãos e formação de novos grãos e assim por essas coisas para ocorrer.Eu não estou explicando todas essas coisas em detalhes mas tentando dar uma ideia de comoidentificar esse tipo de micro estruturas quando você olha para a sua rocha em microscópio e particularmente se você ver esses tipos de recursos pelo menos você pode classificar ou separar o que sim este é um grão deformado. Os grãos são deformados por meio da plasticidade cristalinada rocha como um todo. E estes são os estágios da re-cristalização dinâmica.Então aqui há um exemplo, então você pode ver que este é um grão feldspar. Estes são novamenteo grão pai este grande grãos de todo este Rock é alguma espécie de para. Esta é novamenteuma grande massa mas a massa de solo inteiro de massa é caracterizada por número de pequenos cristais re-cristalizados dinamicamente. E se podemos olhar para seus limites de grãos são altamente serradosmóveis e isso deve ter acontecido em alta temperatura.E aqui também é um exemplo de um grande quartzo recristalizado de equant. E o que você pode verque em poucos lugares esses limites de grãos também são um pouco aleatórios e assim por diante. Por isso, essessão as assinaturas de migração de limite de grãos aqui e outros lugares e você também pode veralguns micro grãos que estão definindo uma foliação muito fraca.Então, com relação a essa curva de tensão de estresse vimos essa ilustração antes. Setentamos ver isso que você tem a sua micro estrutura inicial você começa a deformar vocêalcançar o seu ilustra em algum lugar aqui. Por isso aqui você começa a mover suas deslocações dentro deo cristal. Agora então requer um número significativo de arestas de endureça direita.Então, é aqui que está sua força interior e então o endureamento é necessário durante o processo de bulgingmas quando você começa a formar a rotação de sub grãos os novos pequenos grãos vêmo suavização da estirpe é o processo e depois disso ele alcança uma maneira rígida firme de fluxo. Portanto, é assim que em geral você pode idealizar também que onde esta é uma ilustração muito gerala curva real pode ser um pouco complicada ou diferente mas esta curva é muito simplese padrão onde em diferentes segmentos dessa curva diferentes tipos de cristalização dinâmicaacontecem dentro do domínio da plasticidade intra-cristalina.Agora somos nós somos feitos com esta palestra com a plasticidade intra cristalina na próxima palestraaprendemos sobre a nossa vontade aprendamos em detalhe ou fale sobre os mecanismos de difusãocreep e transferência de massa difusiva. Obrigado.