Kayaçların Deformasyonu Tektonik (JFM-202) Gerilme ve Yamulma (Stress & Strain) Kayaçların Deformasyonu Prof. Dr. Levent Gülen lgulen@sakarya.edu.tr Ofis: M-1 No:1303 Tel: 0264 295-5711 Ders - 2

Ödev: 23 Ekim 2011 Van Depremine ilişkin bir rapor yazınız. Rapor Teslim Tarihi: 1 Mart 2012 Perşembe

KUVVET Kuvvet cisimlere etki eden onların hareketlerine neden olan vektörel bir niceliktir. Deformasyonu meydana getiren kuvvetleri tam tanımlayabilmek için kuvvetle ilgili bilinmesi gereken 3 kavram vardır. A) Uygulama yeri B) Şiddeti C) Etkileme yönü Bir kaya kütlesine dış kuvvetler uygulandığında genellikle 2 sonuç görülür. 1) Kayacın şeklinde ve hacminde değişiklikler (deformasyon) meydana gelir. 2) Kayaçta uygulanan dış kuvveti dengelemek için bir iç kuvvetler sistemi gelişir.

BASINÇ Kayaçların fiziki yapılarını değiştirmeye zorlayan ve onlarda hacim ve biçim değişikliklerine yol açan kuvvetlerdir. Doğada kayaçları etkileyen, onların hacim ve biçimini değiştiren başlıca üç çeşit basınç vardır. Hidrostatik basınç, Litostatik basınç, Kuşatılmış basınç

1)Hidrostatik basınç: Sıvı içerisine batırılmış her yanı sıvı ile kaplı olan küre şeklindeki cismin, her yanına etki eden basınca denir (1000 m ~ 110 kg/cm2). 2)Litostatik basınç: Yerin derinliklerindeki kayaç kütlelerine, üzerlerinde bulunan diğer kayaç kolonları ve örtü yükünün ağırlığından dolayı büyük bir basınç uygulanır. Yerkabuğunun alt seviyelerinde bulunan kayaçlara üzerlerindeki yükün meydana getirdiği basınca litostatik basınç adı verilir (1000 m ~ 220 kg/cm2). 3)Kuşatılmış basınç: Yerin içinde yan ve dikey basınçların eşitlendiği basınca denir.Bu basınç altında kalan kayaçların dayanımı artar. Çünkü bu kayaçlara her taraftan gelen basınçlar eşit olduğundan kayaçlarda biçim bozukluğu olmaz, ya da çok zor olur.

Kuşatılmış Basınç

GERİLME Kayaca etki eden kuvvete karşı kayaç dayanımının ortaya çıkardığı bir etki-tepki mekanizmasıdır. Bir diğer deyişle gerilme (stress) birim alana etki eden kuvvettir. Buna göre gerilme: σ = F/A burada: σ = Gerilme, F = Kuvvet, A = Birim alan

SORU: Dünyayı erkekler mi, yoksa kadınlar mı daha çok strese sokarlar?

Gerilme (Stress)

KAYAÇLARDAKİ GERİLMELERİN NEDENLERİ a) Levha hareketleri, b) Üstteki sediman istiflerin yaptıkları basınçlar, c) Plütonizma ve volkanizma etkinlikleri.

GERİLME ÇEŞİTLERİ Basınç Gerilmesi, Çekme Gerilmesi, Makaslama Gerilmesi, Burulma Gerilmesi,

BASINÇ GERİLMESİ: Eğer kayaca etkiyen dış kuvvetler aynı hat üzerinde fakat birbirine doğru , yani bu kayacı sıkıştıracak, hacmini ve alanını küçültecek şekilde gelişiyorsa, meydana gelen gerilmeye basıç gerilmesi denir.

ÇEKME GERİLMESİ: Eğer kayaca etki eden kuvvetler, aynı doğrultuda fakat zıt yönlere doğru yani kayacı ayırmaya, koparmaya çalışacak şekilde etki gösteriyorsa, o kayaç içerisinde meydana gelen gerilmeye çekme gerilmesi denir.

MAKASLAMA GERİLMESİ: Eğer kayaca etki eden kuvvetler, farklı yerlerde cisme doğru birbirine paralel doğrular boyunca, fakat zıt yönlere doğru etki yapıyorsa bu kayaç içerisinde gelişen gerilmeye makaslama gerilmesi denir.

BURULMA GERİLMESİ: Bir kayacın farklı iki noktasına ve kayaçta zıt yönlerde dönmeler meydana getirecek şekilde kuvvetlerin uygulanması halinde, kayaç içerisinde meydana gelen gerilmeye burulma gerilmesi denir.

GERİLME ELİPSOİDİ Gerilme elipsoidi, gerilmeler etkisi altında kalan kayaçlardaki asal gerilme eksenleri arasındaki ilişkileri grafik olarak gösteren üç boyutlu bir şekildir. Gerilme elipsoidi birbirine dik üç asal gerilme ekseni ile tanımlanır. σ1 En büyük asal gerilme σ2 Orta asal gerilme σ3 En küçük asal gerilme

DEFORMASYON Dış kuvvetlerin etkisi altında eğer bir kayaçta hacim ve şekil değişikliği meydana gelirse buna kayacın deformasyonu adı verilir. Kayaçların Deformasyonunu Etkileyen Faktörler: Sıcaklık Basınç Zaman Çözeltiler Boşluk basıncı Kayacın anizotropik yapısı

Basınç Çekme Makaslama

Deformasyon Çeşitleri: Kayaçlarda başlıca üç tür deformasyon gözlenir. Bunlar: Elastik deformasyon Plastik Deformasyon Viskoz akma

Elastik Deformasyon Bir cisme uygulanan bir kuvvet eğer deformasyon meydana getiriyorsa, fakat kuvvet kaldırıldığında cisim tekrar original şekil ve boyutuna donebiliyorsa, böyle bir cisme elastik cisim, meydana gelen deformasyona da elastik deformasyon adı verilir. Cisimde elastik deformasyon oluşturan gerilmelerin en büyük değerine de elastik sınır denir. Deformasyonun gerilmeye oranı, kayacın dayanıklılığını belirler ve buna elastisite modülü (Young modülü) adı verilir. E = F/D (E = Elastisite modülü, F = Gerilme, D = Deformasyon)

Plastik Deformasyon Cisme etki eden kuvvet kaldırıldığında cisim tekrar eski haline dönemiyorsa, bu cisme plastik cisim, meydana gelen deformasyona da plastik deformasyon adı verilir. Örneğin doğada gozlediğimiz kıvrımlı tabakalar plastik deformasyon geçirmiş kayaçlardır.

Viskoz Akma Cisim üzerine yerçekimi haricinde herhangibir kuvvet uygulanmaksızın deformasyon devam ediyorsa, böyle cisimlere viskoz cisimler, meydana gelen deformasyona da viskoz akma adı verilir. Örneğin lavların akması gibi.

Gerilim (Stress) ve Yamulma (Strain) Grafiği

Küresel Strain (Yamulma) Haritası

Lütfen WebAbis’e yüklediğim “Structure” isimli Shockwave animasyonunu inceleyiniz.