(sec-tec-deformare)=
# Deformarea rocilor

````{admonition} Intuiție
:class: tip
```{include} ../casete/04_tectonica/tec_deformare.md
```
````

**Tensiunea** ($\sigma$) este forța raportată la unitatea de suprafață pe care acționează; în interiorul scoarței, starea de tensiune dintr-un punct este descrisă de trei **tensiuni principale** $\sigma_1 \geq \sigma_2 \geq \sigma_3$, orientate perpendicular una pe alta, dintre care una este, în general, apropiată de verticală și egală cu greutatea coloanei de rocă de deasupra (tensiunea litostatică, aproximativ 25–27 MPa pentru fiecare kilometru de adâncime). Tensiunile tectonice, generate de mișcarea plăcilor, se suprapun peste această stare și dau diferența $\sigma_1 - \sigma_3$ (**tensiunea diferențială**) care produce deformarea. **Deformația** ($\varepsilon$) este răspunsul rocii: modificarea formei și a volumului, exprimată, pentru o dimensiune, ca raport între variația de lungime și lungimea inițială {cite:p}`Fossen2016,TwissMoores2007`.

Relația dintre tensiune și deformație se studiază în laborator prin încercări de compresiune pe epruvete cilindrice, cu sau fără presiune laterală (**presiune de confinare** $\sigma_3$). Curbele obținute ({numref}`Figura %s <fig-tec-tensiune-deformatie>`) pun în evidență trei tipuri de comportare:

- **comportarea elastică**: deformația este proporțională cu tensiunea (legea lui Hooke, $\sigma = E\,\varepsilon$, în care $E$ este modulul de elasticitate) și este complet recuperabilă la descărcare; rocile masive au module de elasticitate de ordinul zecilor de GPa, rocile slabe și alterate de ordinul sutelor de MPa {cite:p}`Jaeger2007`;

- **comportarea plastică** (ductilă): peste **limita de elasticitate** $\sigma_e$, roca își schimbă forma permanent, fără a se rupe; la descărcare rămâne o **deformație remanentă**. Cutele sunt rezultatul deformării ductile;

- **comportarea fragilă** (casantă): roca se rupe brusc, după o deformație elastică mică, pe suprafețe de fractură. Diaclazele și faliile ({numref}`Secțiunea %s <sec-tec-fracturi>`) sunt rezultatul deformării fragile.

```{figure} ../figures/svg/tec-tensiune-deformatie.svg
:name: fig-tec-tensiune-deformatie
:width: 95%

Curbe tensiune–deformație schematice: (a) comportare fragilă și ductilă, cu limita de elasticitate și deformația remanentă după descărcare; (b) efectul presiunii de confinare $\sigma_3$: la presiune mică roca se rupe fragil, la presiune mare (și temperatură ridicată, viteză de deformare mică) curge plastic.
```

Aceeași rocă se poate comporta fragil sau ductil, în funcție de condițiile în care este solicitată. Factorii principali sunt {cite:p}`Fossen2016,Davis2012`:

1.  *temperatura*: creșterea ei favorizează curgerea plastică; în scoarța continentală, cuarțul devine ductil de la aproximativ 300 $^\circ$C, feldspații de la 450–500 $^\circ$C, astfel încât tranziția fragil–ductil pentru rocile granitice se produce, în general, la 10–15 km adâncime;

2.  *presiunea de confinare*: cu cât $\sigma_3$ este mai mare, cu atât deschiderea fracturilor este mai dificilă, iar roca suportă o tensiune diferențială mai mare înainte de a se rupe și tinde să se deformeze plastic ({numref}`Figura %s <fig-tec-tensiune-deformatie>`b);

3.  *viteza de deformare* ($\dot\varepsilon$): solicitările lente (de ordinul $10^{-15}$–$10^{-13}$ s$^{-1}$, tipice mișcărilor tectonice) permit curgerea, în timp ce solicitările rapide (explozii, cutremure) produc rupere fragilă chiar în roci care, geologic, s-au cutat;

4.  *prezența fluidelor*: apa din pori reduce tensiunile efective și, deci, rezistența la forfecare (relația Mohr–Coulomb, discutată în {numref}`Secțiunea %s <sec-cut-coulomb>`), favorizând ruperea; totodată, la temperaturi ridicate, apa facilitează mecanismele de deformare plastică (dizolvare sub presiune, recristalizare);

5.  *natura rocii*: rocile evaporitice (sare, gips), argilele și marnele curg la tensiuni mici; cuarțitele, granitele și calcarele compacte sunt fragile în condițiile de la suprafață.

Ruperea fragilă se produce pe planuri înclinate față de direcția tensiunii principale maxime cu un unghi de aproximativ $45^\circ - \varphi/2$, unde $\varphi$ este unghiul de frecare internă al rocii (în mod obișnuit 30–40$^\circ$), ceea ce explică înclinarea tipică a faliilor discutată în {numref}`Secțiunea %s <sec-tec-falii-clasificare>`. Pe suprafețele de rupere deja existente, rezistența la alunecare este controlată de frecare; măsurătorile lui {cite:t}`Byerlee1978` pe numeroase tipuri de roci au arătat că, la tensiuni normale de până la 200 MPa, coeficientul de frecare este de circa 0,85, independent de litologie, iar la tensiuni mai mari scade la circa 0,6 (relație cunoscută ca „legea lui Byerlee”). Pentru inginerie, importante sunt și fenomenele dependente de timp, **fluajul** (creșterea deformației sub tensiune constantă) și relaxarea, evidente la sare, argile și marne, dar prezente, la scară de decenii, și în roci mai rezistente.