Δ. ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΩΝ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΩΝ

Δ.1. Ελλειψοειδές παραμόρφωσης

    Θεωρούμε ένα σφαιρικό σώμα, το οποίο βρίσκεται κάτω από την επίδραση ενός πεδίου δυνάμεων και παραμορφώνεται. Η σφαίρα, στην προκειμένη περίπτωση, είτε θα αλλάξει τον όγκο της διατηρώντας τη συμμετρία της, είτε θα μετατραπεί σ' ένα τριαξονικό ελλειψοειδές με διαφορετικό μήκος αξόνων (Τριαξονικό ελλειψοειδές τάσεων ή τριαξονικό ελλειψοειδές παραμόρφωσης, Σχ. Δ.1).

    Οι άξονες αυτοί λ₁, λ₂, λ₃ ή X, Y, Z χαρακτηρίζονται ως κύριοι άξονες παραμόρφωσης και η διεύθυνσή τους συμπίπτει σε γενικές γραμμές με τις διευθύνσεις των τριών κάθετων μεταξύ τους κυρίων κάθετων τάσεων (σ₁ > σ₂ > σ₃, βλ. κεφ. ρήγματα-διακλάσεις).

    Από τους άξονες αυτούς, όταν είναι άνισοι μεταξύ τους, ο λ₁ (X) θεωρείται ως ο μέγιστος, ο λ₂ (Y) ως ο μεσαίος και ο λ₃ (Z) ως ο μικρότερος παραμορφωτικός άξονας (λ₁ > λ₂> λ₃ ή X > Y > Z, Σχ. Δ.1).

    Από τους κύριους άξονες παραμόρφωσης, ο μικρότερος δείχνει τη διεύθυνση της μέγιστης κάθετης τάσης, ο ενδιάμεσος δείχνει τη διεύθυνση της ενδιάμεσης κάθετης τάσης και ο μεγαλύτερος δείχνει τη διεύθυνση της μικρότερης κάθετης τάσης. Κατά τη διεύθυνση της μεγαλύτερης κάθετης τάσης παρατηρείται η μέγιστη σμίκρυνση, κατά τη διεύθυνση της ενδιάμεσης κάθετης τάσης παρατηρείται ενδιάμεση σμίκρυνση ή έκταση, ενώ κατά τη διεύθυνση της μικρότερης κάθετης τάσης παρατηρείται η μέγιστη έκταση:
σ₁ = μέγιστη κύρια κάθετη τάση, μέγιστη σμίκρυνση (λ₃ ή Ζ)
σ₂ = ενδιάμεση κύρια κάθετη τάση, ενδιάμεσος έκταση ή σμίκρυνση (λ₂ ή Υ)
σ₃ = ελάχιστη κύρια κάθετη τάση, μέγιστη έκταση (λ₁ ή Χ).

Διακρίνουμε εν τούτοις:
α. Μονοαξονική πίεση. σ₁ = σ₂
β. Διαξονική πίεση. σ₂ = 0
γ. Τριαξονική πίεση. σ₁ > σ₂ > σ₃.
δ. Υδροστατική πίεση. σ₁ = σ₂ = σ₃.

    Σύμφωνα με τη μορφή της παραμόρφωσης διακρίνουμε τρεις υποπεριπτώσεις:

1. Επίπεδη παραμόρφωση: Στην περίπτωση αυτή η παραμόρφωση και η κίνηση περιορίζεται μόνο σε επίπεδα, ενώ κατά τη διεύθυνση του κύριου μεσαίου άξονα (λ₂), δεν παρατηρείται καμιά μεταβολή των διαστάσεων του αντίστοιχου γεωλογικού σχηματισμού (λ₂ = 1) (Σχ. Δ.2). Τα επίπεδα αυτά περιέχουν μόνο μέγιστο και ελάχιστο κύριο άξονα.

2. Αξονικώς συμμετρική βράχυνση ή πλάτυνση: Στην περίπτωση αυτή, ο γεωλογικός σχηματισμός σμικρύνεται σε μια διεύθυνση και επιμηκύνεται σε όλες τις άλλες διευθύνσεις (Σχ. Δ.2).

3. Αξονικώς συμμετρική επιμήκυνση: Κατά την παραμόρφωση αυτή, το σώμα επιμηκύνεται σε μια διεύθυνση και σμικρύνεται σ’ όλες τις άλλες διευθύνσεις (Σχ. Δ.2).

Δ.2. Τύποι παραμορφώσεων με βάση την κινηματική τους

    Τα διάφορα είδη των παραμορφώσεων (τεκτονικές δομές), που παρατηρούνται στους γεωλογικούς σχηματισμούς, με βάση την κινηματική τους θεώρηση, είναι δυνατόν να προκύψουν μ' ένα από τους παρακάτω τρόπους.

1.     Περιστροφική παραμόρφωση: Στην περίπτωση αυτή η παραμόρφωση συντελείται δια ολισθήσεων, παραλληλεπιπέδων τμημάτων του γεωλογικού σχηματισμού, πάνω σ' ένα πυκνό δίκτυο παράλληλων s- επιφανειών.

       Εάν θεωρήσουμε έτσι μια σφαίρα, η οποία διαχωρίζεται από ένα μεγάλο αριθμό παράλληλων επιφανειών, είναι δυνατόν τότε, δια ολισθήσεων των επί μέρους τμημάτων της, με τον τρόπο που δείχνει το Σχ. Δ.3, να μετατραπεί η σφαίρα, σ' ένα ελλειψοειδές, που το χαρακτηρίσαμε, ως ελλειψοειδές παραμόρφωσης.

       Κατά την εξέλιξη της παραμόρφωσης αυτής, ο μικρότερος και ο μεγαλύτερος άξονας του ελλειψοειδούς παραμόρφωσης, μεταβάλλουν την πρωταρχική τους θέση ως προς τα επίπεδα ολίσθησης και περιστρέφονται γύρω από το κέντρο του ελλειψοειδούς. Οι μοναδικές γραμμές που δεν περιστρέφονται, είναι εκείνες, που είναι παράλληλες προς τα επίπεδα ολίσθησης (Σχ. Δ.4).

       Ως αποτέλεσμα του γεγονότος αυτού προκύπτει μια μεταβολή στη μορφή τυχόν σχημάτων που απεικονίζονται πάνω στη σφαίρα, ή γενικά, στον γεωλογικό σώμα που παραμορφώνεται, μ' αυτόν τον τρόπο (Σχ. Δ.3).

       Εάν η μεταβολή της μορφής των τυχαίων αυτών σχημάτων γίνεται με τέτοιο τρόπο, ώστε ευθείες να παραμένουν ευθείες, παράλληλες γραμμές να παραμένουν παράλληλες κ.ο.κ., τότε η παραμόρφωση χαρακτηρίζεται ως ομοιογενής περιστροφική παραμόρφωση.

       Εάν τα σχήματα αλλοιώνονται εντελώς, έτσι ώστε ευθείες να μεταβάλλονται σε καμπύλες και παράλληλες γραμμές να μεταβάλλονται σε γραμμές υπό γωνία, τότε η παραμόρφωση χαρακτηρίζεται ως ανομοιογενής περιστροφική παραμόρφωση.

2.     Μη περιστροφική παραμόρφωση: Στην περίπτωση αυτή, η παραμόρφωση προκύπτει, από την επίδραση πίεσης πάνω σε γεωλογικό σχηματισμό, ο οποίος έχει τη δυνατότητα να μεγενθύνεται πλευρικά.

       Κατά την παραμόρφωση αυτή λαμβάνουμε, επίσης, ένα ελλειψοειδές παραμόρφωσης, το οποίο όμως προκύπτει από την ολίσθηση των επί μέρους τμημάτων του γεωλογικού σχηματισμού, πάνω σε δυο τεμνόμενες επιφάνειες ολίσθησης (διατμητικές επιφάνειες ολίσθησης, βλ. κεφ. ρήγματα-διακλάσεις), οι οποίες τοποθετούνται συμμετρικά ως προς το επίπεδο δράσεως των παραμορφωτικών δυνάμεων (Σχ. Δ.4).

       Αντίθετα με την περιστροφική παραμόρφωση, οι κύριοι άξονες του ελλειψοειδούς παραμόρφωσης (κ₁, κ₂), κατά τη μη περιστροφική διατηρούν την πρωταρχική τους διάταξη σε όλη τη διάρκεια εξέλιξης του γεγονότος, ενώ μεταβάλλονται μόνο οι διαστάσεις τους. Αντίστοιχα τα νέα επίπεδα μέγιστης ταχύτητας ολίσθησης (A₂, S₂, Β₂, και A₁, S₂, Β₁) που σχηματίζονται σε κάποιες χρονικές στιγμές της πορείας της παραμόρφωσης, περιστρέφονται σταδιακά γύρω από το κέντρο του ελλειψοειδούς παραμόρφωσης (Σχ. Δ.4), με αποτέλεσμα η μεταξύ τους γωνία, να αυξάνει συγχρόνως με την αύξηση της παραμόρφωσης.

3.     Συνδυασμός περιστροφικής και μη περιστροφικής παραμόρφωσης (πλάγια πίεση): Η παραμόρφωση αυτή αποτελεί μια ενδιάμεση κατάσταση, μεταξύ των δυο παραπάνω κύριων τύπων παραμόρφωσης, που αναλύθηκαν. Πρόκειται στην πραγματικότητα για μια περιστροφική παραμόρφωση σε δυο διατμητικές επιφάνειες ολίσθησης, από τις οποίες η μια είναι περισσότερο εμφανής, ενώ η άλλη εμφανίζεται υποτονισμένη (Σχ. Δ.4).

       Η διαφορά αυτή, ως προς την ένταση εμφάνισης των δυο επιπέδων ολίσθησης, οφείλεται στη διαφορετική ταχύτητα περιστροφής τους, ως προς το κέντρο του ελλειψοειδούς παραμόρφωσης. Έτσι το επίπεδο ολίσθησης με τη μικρότερη ταχύτητα περιστροφής θα αποτελεί συγχρόνους, τόσο στη μίκρο- όσο και στη μακροσκοπική παρατήρηση το εμφανέστερο επίπεδο ολίσθησης (επίπεδο σχιστότητας, βλ. κεφ. σχιστότητα).

       Σαν αιτία αυτής της παραμόρφωσης, θεωρείται η επενέργεια πλευρικών δυνάμεων διαφορετικής έντασης, καθώς και η ανομοιογένεια του υλικού που παραμορφώνεται.

       Η παραμόρφωση αυτή αποτελεί και τη συχνότερη περίπτωση παραμόρφωσης των γεωλογικών σχηματισμών, αφού ως γνωστό αυτοί, αποτελούν συνήθως ανομοιογενή υλικά.