Artykuł metodologiczny

Rola tkaniny we właściwościach ciernych uskoków tektonicznych bogatych w filokrzemiany

2.8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/62821

⸱

6 listopada 2021

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Dipartimento di Scienze della Terra, Sapienza Università di Roma, 2Dipartimento di Geoscienze, Università di Padova, 3Department of Geoscience, The Pennsylvania State University, 4Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, 5Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell’Ambiente, Università di Siena

W tym artykule

Podsumowanie

Tarcie uskoków bogatych w filokrzemiany, ściętych w ich geometrii in situ, jest znacznie niższe niż tarcie ich sproszkowanych odpowiedników.

Streszczenie

Wiele eksperymentów deformacji skał używanych do scharakteryzowania właściwości tarcia uskoków tektonicznych przeprowadza się na sproszkowanych skałach uskokowych lub na nagich powierzchniach skalnych. Eksperymenty te miały fundamentalne znaczenie dla udokumentowania właściwości ciernych granulowanych faz mineralnych i dostarczyły dowodów na istnienie uskoków skorupy ziemskiej charakteryzujących się wysokim tarciem. Nie są jednak w stanie w pełni uchwycić właściwości ciernych uskoków bogatych w krzemiany.

Liczne badania naturalnych uskoków udokumentowały zmiękczanie reakcji wspomagane płynami, promujące zastępowanie silnych minerałów filokrzemianami, które są rozprowadzane w ciągłych foliacjach. Aby zbadać, w jaki sposób te foliowane tkaniny wpływają na właściwości cierne uskoków, mamy: 1) zebrane ulistnione skały bogate w filokrzemian z naturalnych uskoków; 2) Ciąć próbki skał uskokowych w celu uzyskania litych wafli o grubości 0,8-1,2 cm i powierzchni 5 cm x 5 cm z foliacją równoległą do czoła płytki o wymiarach 5x5 cm; 3) przeprowadził badania tarcia zarówno na płytkach stałych ściętych w ich geometrii in situ, jak i na proszkach, otrzymanych przez kruszenie i przesiewanie, a tym samym zakłócanie foliacji tych samych próbek; 4) odzyskano próbki do badań mikrostrukturalnych z próbek skał podoświadczalnych; oraz 5) wykonywał analizy mikrostrukturalne za pomocą mikroskopii optycznej, skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej.

Dane mechaniczne pokazują, że próbki stałe z dobrze rozwiniętą foliacją wykazują znacznie mniejsze tarcie w porównaniu do ich sproszkowanych odpowiedników. Badania mikro- i nanostrukturalne pokazują, że niskie tarcie wynika z przesuwania się po powierzchniach foliacji złożonych z filokrzemianów. Kiedy te same skały są sproszkowane, siła tarcia jest wysoka, ponieważ poślizg jest kompensowany przez pękanie, rotację ziarna, translację i związaną z tym dylatację. Badania tarcia wskazują, że foliowane skały uskokowe mogą mieć niskie tarcie nawet wtedy, gdy krzemiany stanowią tylko niewielki procent całkowitej objętości skały, co oznacza, że znaczna liczba uskoków skorupy ziemskiej jest słaba.

Wprowadzenie

Ogólnym celem tej procedury jest przetestowanie właściwości ciernych nienaruszonych uskoków bogatych w filokrzemiany, ściętych w ich geometrii in situ, oraz pokazanie, że ich tarcie jest znacznie niższe niż tarcie uzyskane z eksperymentów przeprowadzonych na proszkach z tego samego materiału.

Liczne badania geologiczne udokumentowały zmiękczanie reakcji wspomaganej płynami podczas długotrwałej ewolucji uskoków tektonicznych. Zmiękczenie następuje poprzez zastąpienie silnych minerałów, takich jak kwarc, skaleń, kalcyt, dolomit, oliwin, piroksen, słabymi filokrzemianami1,2,3,4,5,6,7,8,9,10. Osłabienie to ma swój początek na skali ziarna i jest głównie spowodowane ślizganiem się, przy bardzo niskim tarciu, wzdłuż liści filokrzemianowych, które działają razem, tworząc formę smarowania. Ze skali ziarnistej osłabienie uskoku jest przenoszone na całą strefę uskoku poprzez wzajemne połączenia stref bogatych w filokrzemiany11. Aby uchwycić rolę tarciowego ślizgania się po połączonych ze sobą liściach filokrzemianowych, nienaruszone stałe płytki naturalnych próbek skał uskokowych zostały ścięte w ich geometrii in situ podczas eksperymentów z deformacją skał12,13,14. Na zakończenie eksperymentu przeprowadzono badania mikrostrukturalne badanych próbek w celu sprawdzenia, czy skutecznie odkształcenie zostało zniwelowane przez tarcie ślizgające się po liściach filokrzemianowych.

W porównaniu z tradycyjnymi testami tarcia przeprowadzanymi na sproszkowanych materiałach uzyskanych z kruszenia i przesiewania skały uskokowej, eksperymenty na nienaruszonych płytkach mogą uchwycić tarcie ślizgające się wzdłuż połączonych warstw bogatych w filokrzemiany, utworzonych przez zmiękczanie wspomagane płynem. W rzeczywistości podczas procesu przygotowania proszku kruszenie i przesiewanie skały uskokowej przerywa łączność warstw filokrzemianu, a gdy materiał jest ścinany w laboratorium, brak ciągłych poziomów filokrzemianów sprzyja deformacji składającej się głównie z kruszenia ziarna, rotacji i translacji, co skutkuje dużym tarciem.

Eksperymenty na płytkach stałych wykazują znacznie mniejsze tarcie w porównaniu do eksperymentów na sproszkowanym materiale uzyskanym z tego samego rodzaju skały, szczególnie gdy procent filokrzemianów wynosi < 40%15. Wraz ze wzrostem liczebności filokrzemianów, zmniejszenie tarcia zostało udokumentowane również w testach na materiale sproszkowanym, ponieważ w tym przypadku duża objętość filokrzemianów jest wystarczająca, aby promować wzajemne połączenia słabych faz mineralnych przez cały uskok doświadczalny16,17,18,19,20,21,22. Alternatywnie, aby zasymulować ślizganie się tarcia na połączonych ze sobą słabych warstwach, przeprowadzono inne rodzaje testów tarcia na proszkach składających się w 100% ze słabych faz mineralnych23,24,25.

Geometryczne osłabienie uskoku promowane przez tkaninę skalną w eksperymentach deformacyjnych w wysokiej temperaturze, a więc reprezentatywne dla litosfery ciągliwej, jest dobrze znane od wielu lat26. Przedstawione tu wyniki uzyskane w wyniku przedstawionej procedury wskazują, że tkanina filokrzemianowa sprzyja osłabianiu uskoków również w przypadku dużej liczby uskoków zawartych w obrębie sejsmogenicznej skorupy górnej.

Protokół

1. Kolekcja próbek skał

  1. W dobrze odsłoniętej wychodni naturalnego uskoku bogatego w krzemian należy wybrać odpowiednią ekspozycję (skała uskokowa dobrze zachowana wzdłuż płaszczyzny zawierającej linię uskoku), w której należy pobrać reprezentatywną próbkę skały do eksperymentów. Zwróć uwagę, aby wybrać skałę uskokową o rozstawie foliacji nie większym niż kilka milimetrów. Ma to na celu uchwycenie poziomów filokrzemianowych w prostokątnych płytkach o grubości do 1,5 cm, które zostaną ścięte podczas eksperymentów z tarciem.
  2. Za pomocą młotka i dłuta uzyskać próbkę skały uskokowej o powierzchni około 10 cm x 10 cm i grubości większej niż 3 cm.
  3. Zaznacz wyczucie ścinania na próbce skały na podstawie wskaźników kinematycznych zaobserwowanych w terenie (np. śliskie boki, foliacje, fałdy ciągnione itp.).
    UWAGA: Powierzchnia próbki może być mniejsza niż 10 cm x 10 cm, ale musi być większa niż 5 cm x 5 cm, czyli wymiar bloków wymuszających aparatury doświadczalnej.
    UWAGA: Foliowane próbki skał są bardzo kruche, dlatego po pobraniu przydatne może być owinięcie próbki taśmą lub folią z tworzywa sztucznego. Obowiązkowe jest, aby pobrane próbki nie zostały zmienione przez wietrzenie, a zatem skały te stanowiły skałę uskokową na głębokości sejsmogenicznej.

2. Przygotowanie próbki do eksperymentów z tarciem w konfiguracji z podwójnym bezpośrednim ścinaniem

  1. Wytnij próbkę skały, aby uzyskać prostokątne płytki, które pasują do bloków wymuszających aparatu do deformacji skał. Zwykle osiąga się to w dwóch etapach: w pierwszym kroku użyj standardowej piły laboratoryjnej, aby uzyskać próbkę skały, która jest nieco większa niż bloki wymuszające; po drugie, użyj precyzyjnego ostrza obrotowego lub szlifierki ręcznej, aby uformować wafle o powierzchni 5 cm x 5 cm i grubości 0,8-1,2 cm (Rysunek 1, po lewej). W przypadku standardowego testu podwójnego bezpośredniego ścinania, do przeprowadzenia jednego eksperymentu wymagane będą dwie płytki z tej samej skały. Podczas procedury cięcia i kształtowania należy upewnić się, że naturalne płaszczyzny ścinania bogate w filokrzemian zawarte w próbce są utrzymywane równolegle do powierzchni bloków wymuszających. Oznacza to, że foliacja jest równoległa do powierzchni płytki o wymiarach 5 cm x 5 cm.
  2. Za pomocą młyna tarczowego rozdrobnij pozostały materiał z kawałka nienaruszonych próbek i przesiej materiał, aby uzyskać proszki o wielkości ziarna <125 μm (Rysunek 1, po prawej).
  3. Zamontuj dwie identyczne płytki na blokach dociskowych ze stali nierdzewnej o nominalnej powierzchni styku tarcia 5 cm × 5 cm, a następnie zmontuj je z centralnym blokiem wymuszającym, aby utworzyć symetryczną konfigurację podwójnego bezpośredniego ścinania.
    UWAGA: Ważne jest, aby zmysł ścinania narzucony przez maszynę na próbkę pokrywał się z naturalnym zmysłem ścinania zapisanym na płytce i oznaczonym w punkcie 1.3.
  4. Z proszków zbuduj dwie identyczne warstwy skalne o grubości około 5 mm i powierzchni 5 cm x 5 cm2. W przypadku tych sproszkowanych próbek skał naturalna foliacja jest niszczona przez procedurę przygotowania próbki za pomocą młyna tarczowego. Użyj precyzyjnego przyrządu wyrównującego, aby uzyskać jednolitą i powtarzalną warstwę skalną złożoną ze sproszkowanego materiału. Skomponuj symetryczny zespół podwójnego bezpośredniego ścinania.

3. Eksperymenty z tarciem

  1. W aparacie dwuosiowym27,28 użyj poziomego tłoka hydraulicznego sterowanego serwomechanizmem, aby przyłożyć i utrzymać stałe naprężenie normalne w próbce skały.
  2. Stosować naprężenie ścinające ze stałą szybkością przemieszczenia, zwykle 10 μm/s, za pomocą pionowego tłoka hydraulicznego sterowanego serwomechanizmem.
    UWAGA: Obciążenia są mierzone za pomocą dwóch tensometrycznych czujników wagowych (dokładność 0,03 kN) umieszczonych między suwakiem a zespołem próbki. Przemieszczenia poziome i pionowe są mierzone za pomocą LVDT (liniowych zmiennych przetworników różnicowych), z dokładnością do 0,1 μm, do której odnosi się rama obciążeniowa i górna strona ramy27,28.
  3. Scharakteryzuj wszystkie eksperymenty za pomocą początkowego umocnienia odkształceniowego, w którym naprężenie ścinające gwałtownie wzrasta podczas obciążenia sprężystego, przed granicą plastyczności, a następnie ścinanie przy stałej wartości naprężenia tarcia.

4. Poeksperymentalne pobieranie próbek

  1. Na końcu testu tarcia ostrożnie wyodrębnij wadę eksperymentalną. Gumki lub taśmę klejącą można nałożyć na próbkę przed usunięciem obciążenia, aby zachować integralność zdeformowanych skał.
  2. Zaimpregnować żywicą epoksydową próbki skał. Jeśli to możliwe w przypadku eksperymentów proszkowych, należy unikać impregnacji próżniowej, aby zapobiec uszkodzeniu pierwotnej mikrostruktury przez wymuszony przepływ żywicy do próbki.
  3. Przeciąć te próbki skał równolegle do eksperymentalnego kierunku ścinania. Istnieje kilka sposobów śledzenia eksperymentalnego kierunku ścinania. W naszej konfiguracji z podwójnym bezpośrednim ścinaniem powierzchnie stalowych klocków ślizgowych stykających się z warstwami żłobień są obrabiane z rowkami o wysokości 0,8 mm i odstępami 1 mm, aby uniknąć poślizgu na styku żłobień ze stalą i zapewnić odkształcenie przy ścinaniu w obrębie żłobień, dlatego w naszych eksperymentach kierunek ścinania jest prostopadły do rowków.
  4. Buduj cienkie przekroje z nacięć do badań mikrostrukturalnych.

5. Analiza mikrostrukturalna

  1. Zbadaj za pomocą mikroskopu optycznego, aby scharakteryzować mikrostrukturę strefy uskoku masowego.
  2. Użyj skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), aby zbadać główne procesy deformacji.
  3. Użyj transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM), aby uzyskać szczegółowe informacje na temat procesów deformacji w nanoskali. Szczegółowe informacje na temat wykonywania analizy mikrostrukturalnej można znaleźć w poprzednich publikacjach4,5,6,7,8,9,10,29.

Wyniki

Na wykresie zależności naprężenia normalnego od naprężenia ścinającego zarówno lite próbki foliowane, jak i próbki sproszkowane układają się wzdłuż linii zgodnej z obwiednią pękania kruchego, jednak lite plastry wykazują wartości tarcia znacznie niższe niż ich sproszkowane odpowiedniki30. Na przykład, w konkretnym przypadku foliacji bogatej w talk, foliowane skały uskokowe przy każdym naprężeniu normalnym mają współczynnik tarcia niższy o 0,2-0,3 niż proszki wytworzone z nich (Rysunek 2 oraz12). Niższe tarcie wyjaśniają badania mikrostrukturalne badanych skał, wykazujące, że powierzchnie poślizgu litych plastrów foliowanych przebiegają wzdłuż istniejącej uprzednio foliacji bogatej w fyllokrzemiany. Obrazy TEM pokazują, że poślizg jest głównie realizowany poprzez łatwe ślizganie się w płaszczyźnie (001) związane z delaminacją międzywarstwową. W przeciwieństwie do tego, eksperymentalne mikrostruktury materiału sproszkowanego wykazują, że znacząca deformacja jest realizowana poprzez redukcję wielkości ziarna i lokalizację odkształcenia.

Mimo że foliowane plastry nienaruszonych skał uskokowych i ich proszki mają identyczny skład mineralogiczny, próbki foliowane wykazują tarcie znacznie niższe niż ich odpowiedniki w formie proszku. Badania mikrostrukturalne wskazują, że niższe tarcie (tj. słabość uskoku) foliowanych skał uskokowych wynika z reaktywacji istniejących wcześniej naturalnych powierzchni bogatych w fyllokrzemiany, których brakuje w próbkach sproszkowanych, ponieważ etapy przygotowania próbek (2.2 - 2.4) ulegają ich zniszczeniu.

Próbka geologiczna i pokruszone fragmenty skał do analizy składu mineralnego.
Rycina 1: Reprezentatywne obrazy badanych skał uszczieniowych: materiał litowy foliowany a sproszkowany. (lewo) Litowe próbki foliowane poddane ścinaniu równolegle do naturalnej foliacji zaznaczonej strzałkami. (prawo) Proszki otrzymane poprzez kruszenie i przesiewanie litowej skały foliowanej. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Wykres naprężeń tarcia, przedstawiający naprężenie ścinające w funkcji naprężenia normalnego, z liniami μ=0,30 i μ=0,57 dla skały litej/sproszkowanej.
Rycina 2: Testy tarcia na tym samym materiale (foliacja bogata w talk), porównujące lite próbki foliacjonowe i sproszkowaną skałę. Każdy zestaw danych układa się wzdłuż linii zgodnej z obwiednią pękania kruchego, jednak lite skały foliacjonowe charakteryzują się znacznie niższym tarciem niż ich sproszkowany odpowiednik, odpowiednio μ = 0,3 oraz μ = 0,57. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

Obraz mikroskopowy mikrostruktury skały przy 200 μm, ilustrujący cechy i tekstury geologiczne.
Rysunek 3: Foliacja naturalna a reaktywowana laboratoryjnie. Na lewym zdjęciu przykład naturalnej foliacji bogatej w talk z otaczającymi ją sigmoidalnymi klastami kalcytu31. Prawe zdjęcie przedstawia tę samą foliację po zakończeniu testu tarcia na plastrach32. Należy zauważyć, że podczas testu tarcia większość poślizgu zachodzi poprzez tarcie wzdłuż warstw fyllokrzemianów i że pierwotna mikrostruktura zostaje zachowana. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Dyskusja

Ważną kwestią, o której warto wspomnieć, jest to, że za pomocą tej procedury charakteryzujemy wytrzymałość tarcia zwarciowego w stanie ustalonym, mierzoną doświadczalnie przy niskich prędkościach poślizgu (tj. 0,01 μm/s < v < 100 μm/s). Zmierzone niskie wartości tarcia wskazują na słabość uskoków bogatych w filokrzemiany, wynikających z długotrwałego zmiękczania reakcji wspomaganej płynami i rozwoju foliacji 1,4,5,6,7,8,9,10,11,12,30 . Ta niska siła tarcia może być wykorzystana jako wskaźnik zastępczy do oceny wytrzymałości na uskoki w stanie ustalonym lub podczas przedsejsmicznych faz cyklu sejsmicznego. W związku z tym w naszej analizie nie uwzględniono ważnych dynamicznych mechanizmów osłabiania, które zachodzą przy dużych prędkościach poślizgu (tj. > 10 cm/s) i są indukowane wzrostem temperatury33.

Kluczowe etapy protokołu dotyczą pobierania i przygotowania próbki. Ponieważ filokrzemiany charakteryzują się bardzo niską wytrzymałością na rozciąganie w kierunku prostopadłym do płaszczyzn podstawy (001) (tj. w kierunku prostopadłym do foliacji), podczas pracy młotkiem i dłutem na polu lub szlifierką ręczną w laboratorium, dość często próbki skał rozpadają się i proces kształtowania musi zostać wznowiony. Dlatego zdecydowanie zaleca się pobranie większej liczby próbek niż te, które są ściśle wymagane do przeprowadzenia eksperymentów i uzbrój się w cierpliwość.

Przed zintegrowaniem danych mechanicznych i mikrostrukturalnych ważne jest, aby sprawdzić, czy tarcie po liściach bogatych w filokrzemian obserwowane wzdłuż naturalnych skał uskokowych jest odtwarzane w laboratorium, lub innymi słowy, czy naturalna mikrostruktura skał uskokowych jest podobna do tej uzyskanej przez ścinanie płytki (ryc. 3).

W doświadczeniach na płytkach stałych charakteryzujących się cienkimi sieciami krzemianów krzemianów, ciągłe warstwy słabych faz mineralnych mogą być zużywane podczas znacznego ścinania (przemieszczenie > 12 mm). Na tym etapie deformacja jest kompensowana przez połączenie kataklazy silnych faz mineralnych i ślizgania się po filokrzemianach. Zbiega się to z fazą utwardzania odkształceniowego ze wzrostem tarcia o około 0,1 lub więcej13.

Większość doświadczeń deformacji skał, mających na celu scharakteryzowanie właściwości ciernych uskoków tektonicznych, przeprowadza się na milimetrowych warstwach skalnych, które składają się z proszków otrzymanych przez kruszenie i przesiewanie naturalnych skał uskokowych24,27 lub na skałach uskokowych wstępnie pociętych34. Tego typu eksperymenty mają zasadnicze znaczenie dla scharakteryzowania właściwości ciernych uskoków, w których deformacja występuje na wyżłobieniach uskokowych35 lub wzdłuż ostrych płaszczyzn poślizgu o zlokalizowanym odkształceniu36. W przypadku uskoków bogatych w krzemiany niskie tarcie, a tym samym osłabienie uskoków, jest związane z wzajemnymi połączeniami sieci bogatych w filokrzemiany, co w terenie objawia się wieloma zestrzyżonymi głównymi strefami poślizgu. Wskazuje to, że nawet niewielka ilość filokrzemianów może wywołać znaczne osłabienie uskoku, jeśli ich wzajemne powiązania są bardzo wysokie37,38. Dlatego ostatecznym celem naszych eksperymentów laboratoryjnych na płytkach stałych jest zachowanie naturalnej ciągłości warstw bogatych w filokrzemian podczas testów tarcia.

Inne eksperymenty laboratoryjne na sproszkowanych mieszaninach silnych i słabych faz mineralnych udokumentowały osłabienie uskoku po dodaniu słabych faz 18,19,20,21,22. Zaobserwowano, że ilości 40-50% filokrzemianów indukują znaczne zmniejszenie tarcia, ponieważ podczas ścinania stają się one ze sobą połączone. Sugeruje to, że dla dużego odsetka filokrzemianów (tj. > 40%) eksperymenty na płytkach lub proszkach są podobne25.

Zestawienie badań tarcia przeprowadzonych na dużej liczbie naturalnych skał uskokowych bogatych w krzemiany, wafle lub sproszkowany materiał o zawartości filokrzemianów > 40%, w szerokim zakresie warunków eksperymentalnych wykazuje, że tarcie mieści się w zakresie 0,1-0,330. Oznacza to, że znaczna liczba uskoków skorupy ziemskiej jest słaba.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Uprzejmie dziękujemy Marco Albano za udostępnienie filmu poświęconego mikroskopowi optycznemu i SEM, a Domenico Mannetta za procedurę cięcia skał. Badania te zostały wsparte grantem ERBN GLASS n° 259256 oraz TECTONIC n° 835012. Wkład ten został znacznie poprawiony dzięki komentarzom trzech anonimowych recenzentów oraz sugestiom redakcyjnym dotyczącym produkcji filmu.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
młyn tarczowyWiele firmbrakStandardowe młyny tarczowe do rozdrabniania skał
Skała uskokowaNaturalne wychodnieBrakWszystkie wychodnie bogate w filokrzemiany na całym świecie
młotek i dłutoWiele firmbrakStandardowy młotek i dłuto używane przez geologów
optycznyWiele firmbrakMikroskop standardowy stosowany do mineralogii
aparatury do deformacji skałużywamy prototypów takich jak BRAVA & BRAVA2.0brakAparaty do deformacji skał (Marone i wsp., 1998; Collettini i in., 2014)
piła do cięcia skałWiele firmbrakStandardowe piły do skał uskokowych kotów
SEM, skaningowy mikroskop elektronowyWiele firmbrakMikroskop do badania mikrostruktur w skali mikronowej
TEM, transmisyjny mikroskop elektronowyWiele firmbrakMikroskop do badania mikrostruktur w skali nano
mikroskop

Bibliografia

  1. Janecke, S. U., Evans, J. P. Feldspar-influenced rock rheologies. Geology. 16, 1064-1067 (1988).
  2. Handy, M. R. The solid-state flow of polymineralic rocks. Journal of Geophysical Research. 95, 8647-8661 (1990).
  3. Bruhn, R., Parry, W. T. P., Yonkee, W. A., Thompson, T. Fracturing and hydrothermal alteration in normal fault zones. Pure and Applied Geophysics. 142, 609-644 (1994).
  4. Evans, J. P., Chester, F. M. Fluid-rock interaction in faults of the San Andreas system: inferences from San Gabriel fault rock geochemistry and microstruc- tures. Journal of Geophysical Research. 100, 13007-13020 (1995).
  5. Wintsch, R. P., Christoffersen, R., Kronenberg, A. K. Fluid-rock reaction weakening of fault zones. Journal of Geophysical Research. 100, 13021-13032 (1995).
  6. Manatschal, G. Fluid- and reaction-assisted low-angle normal faulting: ev- idence from rift-related brittle fault rocks in the Alps (Err nappe, eastern Switzerland). Journal of Structural Geology. 21, 777-793 (1999).
  7. Imber, J., Holdsworth, R. E., Butler, C. A., Lloyd, G. E. Fault-zone weakening pro- cesses along the reactivated Outer Hebrides Fault Zone, Scotland. Journal of the Geological Society. 154, 105-109 (1997).
  8. Wibberley, C. A. J. Are feldspar-to-mica reactions necessarily reaction-softening processes in fault zones. Journal of Structural Geology. 21, 1219-1227 (1999).
  9. Collettini, C., Holdsworth, R. E. Fault zone weakening processes along low- angle normal faults: insights from the Zuccale Fault, Isle of Elba, Italy. Journal of the Geological Society. 161, 1039-1051 (2004).
  10. Schleicher, A. M., vander Pluijm, B., Warr, L. N. Nanocoatings of clay and creep of the San Andreas fault at Parkfield, California. Geology. 38, 667-670 (2010).
  11. Holdsworth, R. E. Weak faults-rotten cores. Science. 303, 181-182 (2004).
  12. Collettini, C., Niemeijer, A., Viti, C., Marone, C. J. Fault zone fabric and fault weakness. Nature. 462, 907-910 (2009).
  13. Tesei, T., Collettini, C., Barchi, M. R., Carpenter, B. M., Di Stefano, G. Heterogeneous strength and fault zone complexity of carbonate-bearing thrusts with possible implications for seismicity. Earth and Planetary Science Letters. 408, 307-318 (2014).
  14. Tesei, T., Lacroix, B., Collettini, C. Fault strength in thin-skinned tectonic wedges across the smectite-illite transition: constraints from friction experiments and critical tapers. Geology. , (2015).
  15. Tesei, T., Collettini, C., Carpenter, B. M., Viti, C., Marone, C. Frictional strength and healing behavior of phyllosilicate-rich faults. JGR Solid Earth. 117, 09402(2012).
  16. Logan, J. M., Rauenzahn, K. A. Frictional dependence of gouge mixtures of quartz and montmorillonite on velocity, composition and fabric. Tectonophysics. 144, 87-108 (1987).
  17. Saffer, D. M., Marone, C. Comparison of smectite- and illite-rich gouge fric- tional properties: application to the updip limit of the seismogenic zone along subduction megathrusts. Earth and Planetary Science Letters. 215, 219-235 (2003).
  18. Moore, D. E., Lockner, D. A. Crystallographic control of the frictional behavior of dry and water-saturated sheet structure minerals. Journal of Geophysical Research. 109, (2004).
  19. Takahashi, M., Mizoguchi, K., Kitamura, K., Masuda, K. Effects of clay con- tent on the frictional strength and fluid transport property of faults. Journal of Geophysical Research. 112, 08206(2007).
  20. Crawford, B. R., Faulkner, D. R., Rutter, E. H. Strength, porosity, and permeability development during hydrostatic and shear loading of synthetic quartz-clay fault gouge. Journal of Geophysical Research. 113, 03207(2008).
  21. Giorgetti, C., Carpenter, B. M., Collettini, C. Frictional behavior of talc- calcite mixtures. Journal of Geophysical Research., Solid Earth. 120, (2015).
  22. Ruggeri, R., et al. The role of shale content and pore-water saturation on frictional properties of simulated carbonate faults. Tectonophysics. 807, (2021).
  23. Byerlee, J. Friction of rocks. Pure and Applied Geophysics. 116, 615-626 (1978).
  24. Lockner, D. A., Morrow, C., Moore, D., Hickman, S. Low strength of deep San Andreas fault gouge from SAFOD core. Nature. 472, 82-86 (2011).
  25. Tesei, T., Harbord, C. W. A., De Paola, N., Collettini, C., Viti, C. Friction of min- eralogically controlled serpentinites and implications for fault weakness. JGR Solid Earth. 123, (2018).
  26. Shea, W. T. J., Kronenberg, A. K. Strength and anisotropy of foliated rocks with varied mica contents. Journal of Structural Geology. 15, 1097-1121 (1993).
  27. Marone, C. The effect of loading rate on static friction and the rate of fault healing during the earthquake cycle. Nature. 391, 69-72 (1998).
  28. Collettini, C., et al. BRAVA: a novel Brittle Rock deformAtion Versatile Apparatus. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 66, 114-123 (2014).
  29. Scuderi, M. M., Collettini, C., Viti, C., Tinti, E., Marone, C. Evolution of Shear Fabric in Granular Fault Gouge From Stable Sliding to Stick-Slip and Implications for Fault Slip Mode. Geology. , (2017).
  30. Collettini, C., Tesei, T., Scuderi, M. M., Carpenter, B. M., Viti, C. Beyond Byerlee friction, weak faults and implications for slip behavior. Earth and Planetary Science Letters. 519, 245-263 (2019).
  31. Viti, C., Collettini, C. Growth and deformation mechanisms of talc along a natural fault: a micro/nanostructural investigation. Contributions to Mineralogy and Petrology. 158, 529-542 (2009).
  32. Collettini, C., Niemeijer, A., Viti, C., Smith, S. A. F., Marone, C. J. Fault structure, frictional properties and mixed-mode fault slip behavior. EPSL. 311, 316-327 (2011).
  33. Di Toro, G., et al. Fault lubrication during earthquakes. Nature. 471 (7339), 494-498 (2011).
  34. Dieterich, J. H. Modeling of rock friction 1. Experimental results and constitutive equations. JGR Solid Earth. 84, 2161-2168 (1979).
  35. Sibson, R. Fault rocks and fault mechanisms. Journal of the Geological Society. 133, 191-213 (1977).
  36. Brodsky, E. E., Gilchrist, J. J., Sagy, A., Collettini, C. Faults smooth gradually as a function of slip. Earth and Planetary Science Letters. 302, 185-193 (2011).
  37. Niemeijer, A. R., Marone, C., Elsworth, D. Fabric induced weakness of tectonic faults. Geophysical Research Letters. 37, (2010).
  38. Lu, Z., He, C. Friction of foliated fault gouge with a biotite interlayer at hydrothermal conditions. Tectonophysics. , 72-92 (2018).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Uskoki bogate w fyllokrzemianystruktura ska uskokowychfoliowane ska y uskokoweeksperymenty z deformacji skatesty tarciaanaliza mikrostrukturalnaanizotropia strefy cinaniamikroskopia optycznamikroskopia elektronowa
Rola tkaniny we właściwościach ciernych uskoków tektonicznych bogatych w filokrzemiany
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki Korzystania

Zasady

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.