• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Twardy jak skała?

    18.12.2009. 15:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    W czasopiśmie Nature zostały opublikowane wyniki projektu badawczego współfinansowanego ze środków unijnych. Wyniki te wskazują, że słabnięcie uskoków geologicznych oraz możliwość wystąpienia trzęsień ziemi są w dużym stopniu uzależnione od składu skały i rozkładu minerałów miękkich w skale. Włoscy i amerykańscy badacze przeprowadzili serię badań dotyczących tarcia. Przedmiotem eksperymentów były skały pochodzące z uskoku Zuccale położonego na włoskiej wyspie Elba.

    Badania były współfinansowane ze środków grantu startowego Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ang. European Research Council, w skrócie ERC). Projekt UNSEMS ("Odkrywanie tajemnic trzęsień ziemi: Interdyscyplinarne badanie procesów fizykochemicznych cyklu sejsmicznego") otrzymał wsparcie finansowe w wysokości 2 milionów euro, aby umożliwić lepsze poznanie mechanizmów powstawania trzęsień ziemi.

    Analizy pokazały, że uskoki mogą ulegać ślizgom i obsunięciom pomimo ich pozornej trwałości i stabilności. Jest to spowodowane rozkładem niewielkich płatów miękkich materiałów składających się z talku i gliny. Materiały te stanowią jedynie niewielką część skał uskoku, mimo to zmniejszają jego tarcie, a tym samym jego stabilność.

    Naukowcy twierdzą, że dotyczy to także struktury skał warstwowych (blaszkowatych). Próbki charakteryzujące się wysoką foliacją odznaczają się znacznie mniejszą wytrzymałością niż ich miałkie odpowiedniki. Obsunięcia cierne występują wśród bardzo drobnych warstw składających się z filokrzemianów będących minerałami miękkimi (na przykład talk) skutecznie smarującymi obszar uskoku.

    "Problemem są uskoki niskokątowe, czyli uskoki charakteryzujące się upadem mniejszym niż 45 stopni", stwierdził dr Chris Marone, profesor nauk geofizycznych amerykańskiego uniwersytetu Penn State University. "Standardowa analiza pokazuje, że te uskoki nie powinny podlegać ślizgom, ponieważ przy takim ustawieniu ukształtowanie się nowego uskoku jest łatwiejsze niż ślizg".

    Za pomocą standardowych testów nie można było wyjaśnić tego zjawiska. "Typowym sposobem sprawdzania tarcia skał uskoku jest zmielenie próbki skały na proszek", kontynuował dr Marone. "Następnie w specjalnym urządzeniu proszek jest poddawany testom polegającym na poddaniu go wpływowi sił ścinania oraz pomiarowi siły niezbędnej do przemieszczenia ścian uskoku.

    Zazwyczaj do badań wykorzystywane są niewielkie podziemne fragmenty skał pochodzących z uskoków", powiedział następnie dr Marone. "Dzięki próbkom z Elby możemy zastosować nożyce krążkowe, a następnie wyciąć segment skały charakteryzujący się identycznym ustawieniem co skała ulegająca ślizgom w skorupie ziemskiej.

    Chociaż uskoki niskokątowe sprawiają wrażenie, że ulegają jedynie procesom pełzania, mogą powodować trzęsienia ziemi", powiedział dr Marone, powiedział dr Marone. "Na przykład w środkowych Włoszech znajdują się obszary, gdzie takie uskoki wywoływały słabe trzęsienia ziemi".

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Energia geotermalna suchych skał - technologia pozyskiwania energii cieplnej wnętrza Ziemi, zgromadzonej w skałach nie przepuszczających wody (przede wszystkim w granitach), występujących na dużych głębokościach (minimum 5 000 m) i przykrytych skałami słabo przewodzącymi ciepło. Minerały poboczne są minerałami skałotwórczymi dość powszechnie występującymi we wszystkich typach skał, lecz przeważnie w niewielkich ilościach. Nie są podstawą klasyfikacji skał. Mogą natomiast wpływać na niektóre cechy skał, np. na barwę. (zob. → minerały jasne, minerały ciemne). Minerały poboczne są przede wszystkim wyróżniane w skałach krystalicznych, a w szczególności w magmowych. Trzęsienie ziemi – gwałtowne rozładowanie naprężeń nagromadzonych w skorupie ziemskiej, w wyniku przejściowego zablokowania ruchu warstw skalnych poruszających się wzdłuż linii uskoku. Uwalniająca się przy tym energia w około 20-30% rozchodzi się w postaci fal sejsmicznych, z których część dociera na powierzchnię Ziemi w postaci niszczących fal powierzchniowych.

    Cykl geologiczny – nieustający cykl obiegu skał na Ziemi, polegający na wietrzeniu, cementacji, przeobrażaniu, topnieniu, a także krzepnięciu skał. Jest on efektem budowania i niszczenia skorupy ziemskiej przez siły natury. Czas trwania tych procesów oblicza się w milionach lat. Podczas cyklu geologicznego dochodzi do tworzenia się skał osadowych, które pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia przeobrażają się w skały metamorficzne. Następnie mogą znów zmienić się w skałę osadową lub stopić się i zasilić magmę. Magma po wydostaniu się na powierzchnię krzepnie, tworząc skałę magmową. Skała magmowa pod wpływem ciśnienia i temperatury może być przeobrażona w skałę metamorficzną lub poddana procesom niszczenia. Steatyt – rzadki składnik skorupy ziemskiej. Steatyt jest skałą metamorficzną. Powstał w wyniku reakcji minerałów, które zaszły w wysokiej temperaturze oraz pod wysokim ciśnieniem. W skali globalnej, steatyt jest raczej rzadką skałą, tworzącą w skorupie ziemskiej obce formacje, ponieważ jego składniki pochodzą z materiałów skalnych znajdujących się w warstwie poniżej skorupy ziemskiej – z płaszcza Ziemi.

    Skały rezydualne (Regolity) – skały powstałe przez przekształcenie chemiczne materiału skalnego nagromadzonego w wyniku intensywnego wietrzenia w miejscu trwania procesu. Skały te obok minerałów ilastych zawierają odporne na wietrzenie składniki skał macierzystych. Skały te powstały bez udziału fazy transportu, charakteryzują się składem chemicznym wiążącym je ze skałami macierzystymi oraz brakiem warstwowania. W tej grupie skalnej wyróżnia się trzy charakterystyczne grupy: Struktura geologiczna (tektoniczna) – element budowy geologicznej przedstawiający układ przestrzenny skał w skorupie ziemskiej, także nazwa określonych jednostek tektonicznych. Wyróżniamy struktury powierzchniowe, np.: antykliny, synkliny, monokliny, wysady, fałdy, płyty oraz struktury linijne, np. uskoki, uskoki transformujące.

    Metamorfizm – jest to zespół procesów prowadzących do zmiany skał, tekstury, struktury, składu mineralnego oraz chemicznego. Typowym środowiskiem metamorfizmu jest wnętrze skorupy ziemskiej, może on wystąpić również na powierzchni Ziemi. Należy mieć jednak na uwadze, że metamorfizmem nazywamy tylko przemiany zachodzące w stanie stałym. Minerały skałotwórcze - grupa minerałów stanowiących główne składniki skał. Z ok. 4000 znanych minerałów skały buduje niewielka grupa minerałów ok. 200.

    Diapir – struktura geologiczna, powstała w wyniku migracji skał ku powierzchni Ziemi, gdy starsze skały o mniejszej gęstości przebijają skały młodsze (najczęściej osadowe) o gęstości większej (migracja skały ku powierzchni wywołana jest głównie różnicą gęstości skał). Struktury diapirowe mają najczęściej postać kominów, grzybów, ścian itp. Przykładem struktury diapirowej jest diapir solny Mogilna. Diapiry mogą również powstać w wyniku wdzierania się gorącej, a przez to plastycznej i lżejszej od skał otoczenia magmy w wyżej zalegające warstwy skalne.

    Skała wylewna (skała wulkaniczna, wulkanity) – skała magmowa, która powstaje w wyniku krystalizacji lawy, a ponieważ proces ten postępuje stosunkowo szybko, w skład skał wchodzą minerały tak drobne, że w większości nie można ich rozpoznać gołym okiem. Wśród skał magmowych wylewnych najpospolitszy jest bazalt. Skały magmowe wylewne ze względu na dużą odporność na niszczenie mechaniczne mają zastosowanie w budownictwie, przemyśle drogowym, a ze względu na wykształcenie minerałów o różnych barwach - jako materiał dekoracyjny.

    Skały ultramaficzne – skały magmowe odznaczające się bardzo ciemną lub niemal czarną barwą spowodowaną zawartością minerałów ciemnych w granicach 90 do 100%. Reprezentowane są przez skały głębinowe (perydotyty i piroksenity) → ultramafity, oraz znacznie rzadziej wylewne → ultramafityty. Skały ultramaficzne reprezentowane są przez skały ultrazasadowe. Dodatek plagioklazów do tych skał powoduje wydzielenie grupy gabroidów. Do skał melilitowych zalicza się skały magmowe oraz wulkaniczne zawierające powyżej 10% melilitu. należą tu skały ultramaficzne zwane melilitolitami, ich odpowiedniki wylewne – melilityty, a także niektóre skały nieultramaficzne. Są uważane za skały magmowe, lecz niektóre z nich mogły powstać także dzięki procesom metasomatycznym.

    Dodano: 18.12.2009. 15:12  


    Najnowsze