Avainero sitkeän ja hauraan muodonmuutoksen välillä on se, että sitkeää muodonmuutosta tapahtuu alhaisilla venytysnopeuksilla, kun taas hauras muodonmuutos tapahtuu korkeilla venytysnopeuksilla.
Kun lisätään tiettyyn kallioon kohdistuvaa jännitystä, kallio kulkee kolmen tyyppisen peräkkäisen muodonmuutosvaiheen läpi. Ne ovat elastinen muodonmuutos, sitkeä muodonmuutos ja hauras muodonmuutos. Elastinen muodonmuutos on palautuva muodonmuutos, sitkeä muodonmuutos on peruuttamaton, jos hauras muodonmuutos aiheuttaa kiven murtumisen.
Mitä on sitkeä muodonmuutos?
Muuttuva muodonmuutos maantieteessä on suurten, avoimien laskosten muodostumista etenevän jäätikön edessä oleviin sedimentteihin tai kiviin, jotka voivat kehittyä ylilaskoksiksi. Tämä voi aiheuttaa sedimenttien tai kivien sisäisen työntymisen jatkuvan jään etenemisen vuoksi. Tämän tyyppinen kiven muodonmuutos on erittäin riippuvainen kalliotyypistä. Tämä johtuu siitä, että hyvin pienetkin vaihtelut kiven mineraalikoostumuksessa voivat johtaa melko erilaisiin sitkeisiin ominaisuuksiin. Lisäksi sitkeän muodonmuutoksen mekanismi on erittäin monipuolinen.
Lisäksi sitkeä muodonmuutos osoittaa materiaalin muodonmuutoksia taipumisen tai virtauksen seurauksena, jolloin kemialliset sidokset voivat katketa, mutta myöhemmin muuttua uusiksi sidoksiksi. Tämä vaatii jännitystä, joka ylittää kimmokynnyksen, ja muodonmuutosnopeuden, joka on riittävän hidas, jotta se kestää enemmän rasitusta materiaalia rikkomatta. Kivellä, joka koki sitkeän muodonmuutoksen, on tyypillisesti ominaisuuksia, kuten taittuma, foliaatio ja lineaatio. Kasvua ja linjauksia voidaan kuitenkin havaita myös hauraan muodonmuutoksen jälkeen.
Useat mekanismit ovat vastuussa sitkeästä muodonmuutoksesta, mukaan lukien diffuusioviruminen, dislokaatioviruminen, mekaaninen twinning/kiertymä, raerajojen liukuminen ja jäykkä rungon pyöriminen. Diffuusioviruminen tapahtuu, kun kiinteiden kiteiden muodonmuutos tapahtuu atomien ja tyhjien paikkojen siirtymisen kautta kidehilassa. Tätä prosessia ohjaa ulkoisten jännitysten aiheuttama kemiallinen potentiaaligradientti.
Diffuusioviruminen on yleisin diffuusiovirumisen mekanismi; diffuusiovirumista on kolme alaluokkaa: Nabarro-Herring creep, Coble creep ja liukenemis-saostumisviruminen. Näistä kolmesta kaksi ensimmäistä muotoa osoittavat atomien ja tyhjien paikkojen konservatiivista diffuusiota kiteisessä kiinteässä aineessa. Kolmas menetelmä tunnetaan myös paineliuoksen virumisena tai märkädiffuusiovirumisena, ja se vaatii nestekalvon, joka toimii kiteisen materiaalin kantajana. Tässä liuennut aine diffundoituu ei-konservatiivisesti nesteen läpi liukenemispaikoista saostumiseen raerajaa pitkin.
Mitä on hauras muodonmuutos?
Hauras muodonmuutos on eräänlainen muodonmuutos, joka syntyy murtumisesta ja vaurioitumisesta. Tämä termi viittaa kemiallisten sidosten katkeamiseen, joita ei myöhemmin uudisteta. Siksi hauraiden muodonmuutosten tulos on analoginen rikkoutuneiden levyjen, kuten murtumien, havaintojen kanssa. Tietyn kiven hauras muodonmuutos riippuu kiven reologiasta. Kiven hauras muodonmuutos tapahtuu suurella jännitysnopeudella.
Hauraan muodonmuutoksen aikana kiveillä on yleensä pseudoviskoosinen vaikutus ennen rikkoutumista, mikä heijastuu lujuuden lisääntymisenä kasvavan jännitysnopeuden mukana. Voimme löytää tämän vaikutuksen helposti kaivosteollisuudesta. Kutsumme tätä staattiseksi väsymykseksi; pilari tai muu kantava rakenne rikkoutuu jonkin ajan kuluttua jatkuvassa kuormituksessa.
Mitä eroa on sitkeällä ja hauraalla muodonmuutoksella?
Kivissä voi esiintyä kolmenlaisia muodonmuutoksia: elastinen muodonmuutos, sitkeä muodonmuutos ja hauras muodonmuutos. Keskeinen ero sitkeän ja hauraan muodonmuutoksen välillä on, että sitkeä muodonmuutos tapahtuu alhaisilla jännitysnopeuksilla, kun taas hauras muodonmuutos tapahtuu korkeilla jännitysnopeuksilla. Lisäksi sitkeä muodonmuutos on peruuttamaton, mutta se ei riko kiveä, kun taas hauras muodonmuutos on peruuttamaton ja aiheuttaa myös kiven murtumista. Siksi tämä on toinen merkittävä ero sitkeän ja hauraan muodonmuutoksen välillä.
Alla on yhteenveto sitkeän ja hauraan muodonmuutoksen välisestä erosta taulukkomuodossa.
Yhteenveto – sitkeä vs hauras muodonmuutos
Kolme tyyppistä muodonmuutosta, joita kivissä voi esiintyä: elastinen muodonmuutos, sitkeä muodonmuutos ja hauras muodonmuutos. Keskeinen ero sitkeän ja hauraan muodonmuutoksen välillä on, että sitkeä muodonmuutos tapahtuu alhaisilla venytysnopeuksilla, kun taas hauras muodonmuutos tapahtuu suurilla venytysnopeuksilla.
