Pētot ģeoloģijas procesus ar fizikas metodēm

Pati labākā lieta fizikā, ir tā, ka dabas likumi visur ir vienādi, protams, izņemot ļoti mazus vai ļoti lielus mērogus. Piemēram, šie divi attēli:

PGP semināru zāles palodze. Žūšanas plaisas krāsas slānī

Alvorda tuksnesis Oregonā. Izžuvis plaiju ezers (foto: Richard Droker, 2008)

 

 

 

 

 

 

 

 

Abos redzamas žūšanas plaisas, kas radušās materiālam zaudējot apjomu.

Mērogi ir atšķirīgi, materiāli ir atšķirīgi, vides ir atšķirīgas, bet mēs iegūstam vienu un to pašu zīmējumu (pattern) – tieši tāpēc, ka fizika visur darbojas vienādi. Fascinējoši, vai ne?

Šis fenomens ir ļoti pateicīgs, kad nonākam pie eksperimentiem. Tieši tā dēļ iespējams modelēt procesus laboratorijā un rezultātus attiecināt uz milzīgiem mērogiem dabā, piemēram, ar miltu slāni atkārtot iežu plaisāšanas procesus Rietumnorvēģijā.

Pagājušajā semestrī viens no mūsu projekta uzdevumiem bija magmatisko iežu reakcijas pētīšana ar CO2. Tā, kā reakcija daudzos gadījumos izrādījās saistīta ar plaisu sistēmām, izveidojām eksperimentu, lai pētītu plaisu veidošanās procesus kā tādus.

Sarkanas reakciju joslas magmatiskajos iežos Rietumnorvēģijā

Patiesībā eksperimentu veikšana ir ļoti vienkārša lieta, pats galvenais – zināt mērķi un pieturēties pie stingras sistemātikas.

Solundas baseinā mūs interesējošās plaisu sistēmas bija radušās kompresijas rezultātā, iežus aprokot zem arvien biezākas nogulumu segas. Daudzviet bija redzamas paralēlas plaisas ar līdzīgiem attālumiem to starpā. Mērķis bija uzzināt, kas nosaka šos attālumus. Pēc dimensiju anlalīzes (dimensional analysis) veikšanas, izvirzījām hipotēzi, ka plaisu biežums – t.i. attālums starp plaisām atkarīgs no iežu slāņa biezuma, kas tiek deformēts.

Laboratorijā uzstādījām ierīci, kas sastāvēja no apaļas gumijas loksnes, ar saitēm piestiprinātas pie rata.

Eksperimenta uzstādījumi. Miltu slānis atrodas uz gumijas loksnes, kas tiek stiepta griežot ratu (zīm: Ole Ivar Ulven)

20 mm biezs miltu slānis izstiepts par 21 klikšķi, jeb strain = 0,018

Kā analogu iežu slāņiem, izmantojām četrus dažāda biezuma miltu slāņus – 2 mm, 5 mm, 10 mm un 20 mm. Griežot ratu, saites stiepj loksni, un uz tās uzbērtos miltus uz visām pusēm, un mēs varam skaitīt rata klikšķus, lai noteiktu cik liela deformācija (strain) pielikta loksnei. Ik pēc 3 klikšķiem tika uzņemtas fotogrāfijas. Pēc tam apstrādātas ar MatLab (image analysis), lai plaisas dažāda biezuma slāņos varētu salīdzināt savā starpā, un voila!, re, ko mēs ieguvām:

Saistība starp attālumu starp plaisām un slāņa biezumu. Katra līnija atbilst cita biezuma slānim. Jo lielāka stiepe (strain) tiek pielikta, jo mazāks kļūst attālums starp plaisām, bet biezākajam slānim šis attālums ir lielāks nekā plānākajam

Tātad, jo biezāks slānis tiek stiepts, jo retākas veidojas plaisas, kas ir tieši tas, ko apgalvo klasiskās struktūrģeoloģijas grāmatas (Twiss R.J. and Moores E.M. “Structural geology. Second edition”. Page 45).

Advertisements

Komentēt

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Mainīt )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Mainīt )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Mainīt )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Mainīt )

Connecting to %s

%d bloggers like this: