تقسيم الإجهاد

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

في الجيولوجيا البنيوية ، يُعرف تجزئة الإجهاد بأنه توزيع الإجهاد الكلي الواقع على صخرة أو منطقة أو نطاق، وذلك من حيث شدة الإجهاد ونوعه (مثل القص النقي ، والقص البسيط ، والتمدد ). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] تُلاحظ هذه العملية على نطاق واسع يمتد من مستوى الحبيبات والبلورات إلى مستوى الصفائح والغلاف الصخري، وتحدث في كلٍ من أنظمة التشوه الهش واللدن. [ 1 ] [ 2 ] وتتحكم عدة عوامل، مذكورة أدناه، في طريقة وشدة توزيع الإجهاد. [ 2 ]

العوامل المؤثرة

قد تُساهم العوامل الأربعة المذكورة أدناه، منفردةً أو مجتمعةً، في توزيع الإجهاد. لذا، يجب أخذ كل عامل من هذه العوامل في الاعتبار عند تحليل كيفية وسبب توزيع الإجهاد: [ 2 ]

التباين في الخواص مثل البنى الموجودة مسبقًا، أو الطبقات التركيبية، أو مستويات الانفصام. تفصل الخطوط المتساوية الخواص "المسارات الرئيسية المتعامدة على كل جانب. في مجال الإجهاد المستوي، يكون الإجهاد صفرًا عند النقاط والخطوط المتساوية الخواص، ويمكن تسميتها بالنقاط والخطوط المحايدة." [ 4 ]
علم الريولوجيا
الشروط الحدية – الخصائص الهندسية والميكانيكية و
اتجاه الإجهاد – الزوايا الحرجة التي يتم تطبيق الإجهاد من خلالها. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

التقسيمات الفرعية

تتنوع تقسيمات السلالات في الأدبيات العلمية، وقد تم تقسيمها إلى ثلاثة أقسام فرعية وفقًا للمعهد الجيولوجي الأمريكي:

تراكب مكونات الإجهاد الفردية التي تنتج الإجهاد المحدود
يتأثر تراكم الإجهاد بالمواد الصخرية المكونة و
آليات التشوه الفردية التي تساهم في إنتاج الإجهاد المحدود. [ 5 ]

تراكب مكونات الإجهاد الفردية

يمكن التعبير عن تراكب مكونات الإجهاد الفردية على المستوى التكتوني الذي يشمل هوامش التقارب المائلة وأنظمة التكتونية للضغط/التمدد. [ 1 ]

هوامش متقاربة مائلة

مخطط توضيحي لتوزيع الإجهاد عند حافة متقاربة مائلة . يؤدي ميل تقارب الصفيحة (الأسهم الزرقاء) إلى توليد مركبات إجهاد عمودية على الحافة (السهم الأصفر) وموازية لها (السهم الأخضر). وتؤدي القيم المرتفعة للمركبة الموازية للقوس إلى إزاحة أفقية (الأسهم الحمراء) بين الوتد والحاجز الخلفي. مقتبس ومعدل من بلات، 1993. [ 6 ]

غالبًا ما تؤدي الهوامش المتقاربة، حيث تكون زاوية الانغماس مائلة، إلى تقسيم الإجهاد إلى مُركّبة موازية للقوس (يتم استيعابها بواسطة صدوع الانزلاق الجانبي أو مناطق القص) ومُركّبة عمودية على القوس (يتم استيعابها من خلال صدوع الدفع ). [ 6 ] [ 7 ] يحدث هذا كرد فعل لإجهاد القص المُسلط على قاعدة الصفيحة العلوية والذي لا يكون عموديًا على هامش الصفيحة. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

العوامل الأساسية التي تتحكم في توزيع الإجهاد داخل السلاسل الجبلية المائلة

  • اتجاه الإجهاد : زيادة زاوية الانغماس تزيد من المركبة الموازية للقوس. [ 6 ] [ 7 ]
  • علم الريولوجيا والتباين : تؤثر الخصائص الميكانيكية للوتد (الخواص الكولومبية مقابل الخواص اللدنة) على هندسة الوتد. [ 6 ] [ 7 ]
  • الشروط الحدية : تشكل الاحتكاك والهندسة بين الحاجز الخلفي والوتد الشروط الحدية. [ 6 ] [ 7 ]

مثال: سلسلة جبال الهيمالايا

جبال الهيمالايا هي سلسلة جبلية ناتجة عن تقارب مائل بين الهند وآسيا. [ 9 ] ويستمر التقارب بين الكتلتين الأرضيتين بمعدل 2  سم/سنة. [ 9 ] ويزداد ميل تقارب الصفائح باتجاه الجزء الغربي من السلسلة الجبلية، مما يؤدي إلى زيادة في تجزئة الإجهاد داخل غرب الهيمالايا مقارنةً بوسطها. [ 9 ]

يُبيّن الجدول أدناه [ 8 ] السرعات النسبية لتقارب الهند مع آسيا. ويشير التباين الجانبي في السرعة بين المناطق المركزية والهامشية للسلسلة الجبلية إلى أن الإجهاد مُقسّم نتيجةً للتقارب المائل. [ 8 ] [ 9 ]

موقعمتجه القوس العموديقوس متوازٍ
الغربيحوالي 10  ملم/سنة باتجاه الشمالحوالي 20  ملم/سنة باتجاه الغرب
وسط المدينةحوالي 30  ملم/سنة باتجاه الشمال~0  مم/سنة
شرقيحوالي 15  ملم/سنة باتجاه الشمالحوالي 20  ملم/سنة باتجاه الشرق

الضغط والتمدد

يُعدّ تقسيم الإجهاد شائعًا في المناطق التكتونية الانضغاطية والتمددية . [ 10 ] [ 11 ] يتضمن كلا النظامين مكونًا من القصّ البحت (الانضغاط - انضغاطي، التمدد - تمددي) ومكونًا من القصّ البسيط. [ 3 ] [ 10 ] [ 11 ] قد يتم تقسيم الإجهاد من خلال تكوّن صدع انزلاقي أو منطقة قصّ عبر المنطقة المتشوّهة بنشاط. [ 10 ] [ 11 ]

مثال: جبال الساحل في كولومبيا البريطانية

تُفسَّر جبال الساحل في كولومبيا البريطانية على أنها سلسلة جبال انضغاطية تشكلت خلال العصر الطباشيري . [ 12 ] وقد أدى الانغماس المائل إلى تكوين عدة مناطق قصّية تمتد بالتوازي مع سلسلة الجبال. [ 12 ] ويشير وجود هذه المناطق القصّية إلى أن الإجهاد مُقسَّم داخل سلسلة جبال الساحل، مما نتج عنه انتقال أفقي للتضاريس لمسافة عدة مئات من الكيلومترات بالتوازي مع سلسلة الجبال. [ 12 ]

مخطط توضيحي يُبين الفرق بين الإجهاد المتجانس والإجهاد المُجزأ ضمن الأنظمة التكتونية الانضغاطية والتمددية. يحدث تجزئة الإجهاد من خلال تكوّن منطقة انزلاق جانبي أو منطقة قص (موضحة بالأسهم الحمراء) عبر المنطقة النشطة التشوه (باللون البني). (مقتبس ومُعدّل من: (Teyssier et al., 1995; [ 10 ] Fossen, 2012; [ 3 ] Jones and Tanner, 1995; [ 1 ] Sanderson and Marchini, 1984 [ 13 ] )

تحليل الإجهاد

يُعدّ تحليل الإجهاد أسلوبًا رياضيًا لتحديد كمية وخصائص تغير مكونات الإجهاد من حيث شدتها وتوزيعها، مما يُنتج إجهادًا محدودًا في منطقة مُشوهة. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] ويتم ذلك من خلال ضرب المصفوفات. [ 14 ] [ 15 ] انظر إلى الشكل أدناه لتصور ما يتم الحصول عليه من خلال تحليل الإجهاد.

رسم توضيحي لمفهوم تحليل الإجهاد. يُبرز هذا الرسم كيف يُنتج ترتيب تراكب مركبات القصّ البسيط والصحي أشكالًا هندسية مختلفة، نظرًا لأن ضرب المصفوفات عملية غير تبادلية. مقتبس ومُعدّل من رامزي وهوبر، 1983؛ [ 14 ] رامزي وهوبر، 1987 [ 15 ]

تأثير ريولوجيا المواد الصخرية

على مستوى الحبيبات والبلورات، قد يحدث توزيع للإجهاد بين المعادن (أو بين الشظايا والمادة الأساسية) وفقًا لاختلافات خصائصها الريولوجية . [ 2 ] [ 5 ] [ 17 ] [ 18 ] تتراكم الإجهادات بشكل مختلف في المعادن المكونة للصخر ذات الخصائص الريولوجية المختلفة، مما يؤدي إلى تكوين هياكل وأنسجة ذات خصائص ميكانيكية مفضلة. [ 17 ] [ 18 ]

مثال

رسم توضيحي مبسط لآليات التشوه المختلفة التي تُنتج الإجهاد المحدود. تم الحصول على المراجع لأنواع آليات التشوه المختلفة من (Passchier and Trouw, 2005) [ 19 ].

قد تُظهر الصخور التي تحتوي على معادن ضعيفة (غير متماسكة ميكانيكيًا) مثل الميكا ، ومعادن أقوى (أكثر تماسكًا ميكانيكيًا) مثل الكوارتز أو الفلسبار ، نسيجًا من نطاقات القص. [ 17 ] [ 18 ] تُشكّل المعادن الضعيفة بشكل أساسي أسطح C، بينما تتشكل المعادن القوية على طول أسطح S. [ 17 ] [ 18 ]

آليات التشوه الفردية

يُعرف تقسيم الإجهاد أيضًا بأنه إجراء لتحليل الإجهاد الكلي إلى آليات تشوه فردية تسمح باستيعاب الإجهاد. [ 14 ] يُجرى هذا النهج من خلال التحليل الهندسي للصخور على مستوى الحبيبات والبلورات. [ 14 ] يشمل تقسيم الإجهاد لآليات التشوه تلك الآليات التي تحدث في آنٍ واحد و/أو لاحقًا مع تطور الظروف التكتونية، حيث أن آليات التشوه هي دالة لمعدل الإجهاد وظروف الضغط ودرجة الحرارة. [ 14 ] [ 16 ] يُعد إجراء مثل هذا الإجراء مهمًا للتحليل البنيوي والتكتوني لأنه يوفر معايير وقيودًا لبناء نماذج التشوه. [ 16 ] [ 20 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 جونز، ريتشارد؛ تانر، بي دبليو جيف (1995). "توزيع الإجهاد في مناطق الضغط الجانبي". مجلة الجيولوجيا البنيوية . 17 (6): 793-802 . Bibcode : 1995JSG....17..793J . doi : 10.1016/0191-8141(94)00102-6 .
  2. 1 2 3 4 5 6 كاريراس، جوردي؛ كوسغروف، جون؛ دروغيت، إيلينا (2013). "توزيع الإجهاد في الصخور المخططة و/أو غير المتجانسة: دلالات على استنتاج الأنظمة التكتونية". مجلة الجيولوجيا البنيوية . 50 : 7-21 . Bibcode : 2013JSG....50....7C . doi : 10.1016/j.jsg.2012.12.003 .
  3. 1 2 3 4 فوسن، هاكون (2012). الجيولوجيا الهيكلية . نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة جامعة كامبريدج. رقم ISBN 978-0-521-51664-8.
  4. ↑ جان بيير برون (1983) "النقاط والخطوط المتناحية في حقول الإجهاد"، مجلة الجيولوجيا البنيوية 5(3):321-327
  5. 1 2 نويندورف، كاوس؛ ميهل، جيمس؛ جاكسون، جوليا (2005). معجم الجيولوجيا ( الطبعة الخامسة). الإسكندرية، فرجينيا، الولايات المتحدة: المعهد الجيولوجي الأمريكي. ISBN  978-0-922152-76-6.
  6. 1 2 3 4 5 6 بلات، جيه بي (1993). "ميكانيكا التقارب المائل". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 98 (B9): 16239-16256. Bibcode : 1993JGR .... 9816239P . doi : 10.1029/93JB00888 .
  7. 1 2 3 4 5 مكافري، روبرت (1992). "تقارب الصفائح المائلة، متجهات الانزلاق، وتشوه مقدمة القوس". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 97 (B6): 8905-8915 . Bibcode : 1992JGR....97.8905M . doi : 10.1029/92JB00483 .
  8. 1 2 3 سيرون، ريتشارد؛ تايلور، مايكل؛ مورفي، مايكل (2011). "التقارب المائل، والتمدد الموازي للقوس، ودور الصدوع الانزلاقية في جبال الهيمالايا العالية" . جيوسفير . 7 (2): 582-596 . Bibcode : 2011Geosp...7..582S . doi : 10.1130/GES00606.1 .
  9. 1 2 3 4 مورفي، إم إيه؛ تايلور، إم إتش؛ جوس، جيه؛ سيلفر، آر بي؛ ويب، دي إم؛ بومونت، سي. (2014). "حدود تقسيم الإجهاد في جبال الهيمالايا التي تميزها الزلازل الكبيرة في غرب نيبال". مجلة نيتشر للعلوم الجيولوجية . 7 (1): 38-42 . Bibcode : 2014NatGe...7...38M . doi : 10.1038/NGEO2017 .
  10. 1 2 3 4 تيسير، كريستيان؛ تيكوف، باسيل؛ ماركلي، ميشيل (1995). "حركة الصفائح المائلة والتكتونيات القارية". الجيولوجيا . 23 (5): 447. Bibcode : 1995Geo....23..447T . doi : 10.1130/0091-7613(1995)023 < 0447:OPMACT > 2.3.CO ; 2 .
  11. 1 2 3 فوسن، هاكون؛ تيكوف، باسل؛ تيسيير، كريستيان (1994). “نمذجة السلالة للتشوه العابر للحدود والعابر للتوتر” (PDF) . نورسك الجيولوجية Tidsskrift . 74 : 134 – 145.
  12. 1 2 3 شاردون، دومينيك؛ أندرونيكوس، كريستوفر؛ هوليستر، لينكولن (1999). "أنماط مناطق القص الانضغاطية واسعة النطاق والإزاحات داخل الأقواس الصهارية: مجمع الساحل البلوتوني، كولومبيا البريطانية" . علم التكتونيات . 18 (2): 278-292 . Bibcode : 1999Tecto..18..278C . doi : 10.1029/1998TC900035 .
  13. 1 2 ساندرسون، ديفيد؛ مارشيني، دبليو آر دي (1984). "الانضغاط الجانبي". مجلة الجيولوجيا البنيوية . 6 (5): 449-458 . Bibcode : 1984JSG.....6..449S . doi : 10.1016/0191-8141(84)90058-0 .
  14. 1 2 3 4 5 6 رامزي، جون؛ هوبر، مارتن (1983). تقنيات الجيولوجيا البنيوية الحديثة، المجلد 1: تحليل الإجهاد . لندن: أكاديميك برس. ISBN 978-0-12-576901-3.
  15. 1 2 3 رامزي، جون؛ هوبر، مارتن (1987). تقنيات الجيولوجيا البنيوية الحديثة، المجلد 2: الطيات والكسور . لندن: أكاديميك برس. ISBN 978-0-12-576902-0.
  16. 1 2 3 إيفانز، مارك؛ دان، ويليام (1991). "تحليل الإجهاد وتقسيمه في صفيحة الدفع في جبل نورث، جبال الأبلاش الوسطى، الولايات المتحدة الأمريكية". مجلة الجيولوجيا البنيوية . 13 (1): 21-35 . Bibcode : 1991JSG....13...21E . doi : 10.1016/0191-8141(91)90098-4 .
  17. 1 2 3 4 غودوين، لوريل؛ تيكوف، باسيل (2002). "تباين الكفاءة، والحركة، وتطور التورق والخطوط في القشرة الأرضية". مجلة الجيولوجيا البنيوية . 24 ( 6-7 ): 1065-1085 . Bibcode : 2002JSG....24.1065G . doi : 10.1016/S0191-8141(01)00092-X .
  18. 1 2 3 4 ميتشيباياشي، كاتسويوشي؛ موراكامي، ماسامي (2007). "تطور انشقاق نطاق القص نتيجة لتقسيم الإجهاد". مجلة الجيولوجيا البنيوية . 29 (6): 1070-1082 . Bibcode : 2007JSG....29.1070M . doi : 10.1016/j.jsg.2007.02.003 . hdl : 10297/508 .
  19. ^ باشير ، سيس. تراو ، رودولف (2005). التكتونية الدقيقة (الطبعة الخامسة ). نيويورك: سبرينغر. رقم ISBN  978-3-540-64003-5.
  20. ↑ ميترا، شانكار (1976). "دراسة كمية لآليات التشوه والإجهاد المحدود في الكوارتزيت". مساهمات في علم المعادن وعلم الصخور . 59 (2): 203-226 . Bibcode : 1976CoMP...59..203M . doi : 10.1007/BF00371309 .