प्रतिबल, विकृति और शैल विरूपण

प्रतिबल शैल पर प्रति इकाई क्षेत्र में लगाया गया बल है और विकृति आकार या माप में परिणामी परिवर्तन है; उनका संबंध यह निर्धारित करता है कि शैल मुड़ता है, बहता है या टूटता है।

Definition

प्रतिबल प्रति इकाई क्षेत्र में किसी पिंड पर कार्य करने वाले बलों का वितरण है, विकृति उत्पन्न होने वाला मापने योग्य विरूपण है, और शैल विरूपण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा शैल प्रत्यास्थ, नमनीय या भंगुर व्यवहार के माध्यम से प्रतिबल के जवाब में आकार या आयतन में परिवर्तन करते हैं।

Scope

यह विषय उन यांत्रिक अवधारणाओं को शामिल करता है जो सभी भूवैज्ञानिक संरचनाओं के आधार हैं: प्रतिबल टेंसर और उसके मुख्य अक्ष, विकृति के प्रकार, प्रत्यास्थ, प्लास्टिक और भंगुर व्यवस्थाएं, और विरूपण तंत्र जिनके द्वारा शैल विभिन्न गहराइयों पर विकृति को समायोजित करते हैं। यह वलन और भ्रंशों की व्याख्या के लिए यांत्रिक आधार है।

Core questions

• शैल में प्रतिबल की स्थिति का वर्णन कैसे किया जाता है और एक तल पर कैसे हल किया जाता है?
• प्रत्यास्थ, प्लास्टिक और भंगुर प्रतिक्रियाओं में क्या अंतर है?
• भंगुर-नमनीय संक्रमण की गहराई को क्या नियंत्रित करता है?

Key theories

मोहर-कूलम्ब विफलता

शैल की भंगुर विफलता तब होती है जब एक तल पर अपरूपण प्रतिबल शैल के संसंजन और घर्षण प्रतिरोध से अधिक हो जाता है, एक मानदंड जो मुख्य प्रतिबलों के सापेक्ष भ्रंशों के अभिविन्यास की भविष्यवाणी करता है।

बायरली का शैल घर्षण का नियम

बायरली ने पाया कि अधिकांश शैलों की घर्षण शक्ति अपरूपण और सामान्य प्रतिबल के बीच एक सरल, लगभग शैल-स्वतंत्र संबंध का अनुसरण करती है, जो भंगुर क्रस्ट में भ्रंशों की शक्ति पर एक मजबूत ऊपरी सीमा प्रदान करती है।

Mechanisms

कम तापमान और दबाव में, शैल पहले प्रत्यास्थ रूप से विकृत होता है और फिर एक बार जब प्रतिबल उसकी शक्ति से अधिक हो जाता है तो फ्रैक्चर द्वारा विफल हो जाता है। बढ़ती गहराई के साथ, उच्च सीमित दबाव और तापमान फ्रैक्चरिंग को दबाते हैं और विस्थापन क्रीप, विसरण क्रीप और दबाव समाधान जैसे नमनीय तंत्रों को सक्षम करते हैं, जिससे निरंतर प्रवाह उत्पन्न होता है। इन व्यवस्थाओं के बीच का संक्रमण, भंगुर-नमनीय संक्रमण, आमतौर पर मध्य-क्रस्टल गहराइयों पर होता है।

Clinical relevance

शैल की शक्ति और इन-सीटू प्रतिबल क्षेत्र का निर्धारण स्थिर सुरंगों, खानों और बोरहोलों को डिजाइन करने, भूकंपीय जोखिम विश्लेषण में भ्रंश व्यवहार की भविष्यवाणी करने और द्रव इंजेक्शन से प्रेरित भूकंपीयता को समझने के लिए आवश्यक है।

History

विफलता के यांत्रिकी कूलम्ब के अठारहवीं सदी के घर्षण कार्य और मोहर के ग्राफिकल प्रतिबल विश्लेषण पर आधारित हैं। बीसवीं सदी के प्रायोगिक शैल यांत्रिकी, जिसमें बायरली के घर्षण अध्ययन शामिल हैं, ने यह निर्धारित किया कि सीमित दबाव, तापमान और विकृति दर के साथ शैल की शक्ति कैसे भिन्न होती है, प्रयोगशाला परिणामों को क्रस्टल विरूपण से जोड़ते हुए।

Key figures

• James Byerlee
• Charles-Augustin de Coulomb
• Otto Mohr

Seminal works

• byerlee1978

Frequently asked questions

प्रतिबल और विकृति में क्या अंतर है?

प्रतिबल एक शैल पर प्रति इकाई क्षेत्र में लगाया गया बल है, जबकि विकृति परिणामी विरूपण है, जैसे खिंचाव, छोटा होना या अपरूपण। प्रतिबल कारण है और विकृति मापने योग्य प्रभाव है।