Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

Stoffets rolle i friksjonsegenskaper til Phyllosilicate-Rich Tektoniske feil

Published: November 6, 2021 doi: 10.3791/62821
Automatic Translation
1,4, 2, 1, 1, 3, 1,3, 4, 5
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

Summary

Friksjon av phyllosilicates-rike feil kuttet i deres in situ geometri er betydelig lavere enn friksjon av deres pulveriserte ekvivalenter.

Abstract

Mange bergartsdeformasjonsforsøk som brukes til å karakterisere friksjonsegenskapene til tektoniske feil utføres på pulveriserte forkastningsbergarter eller på nakne bergflater. Disse eksperimentene har vært grunnleggende for å dokumentere friksjonsegenskapene til granulære mineralfaser og gi bevis for crustal feil preget av høy friksjon. Imidlertid kan de ikke helt fange friksjonsegenskapene til feil rik på phyllosilicates.

Tallrike studier av naturlige feil har dokumentert væskeassistert reaksjonsmykning som fremmer utskifting av sterke mineraler med phyllosilicates som fordeles i kontinuerlige løvverk. For å studere hvordan disse løvverkene påvirker friksjonsegenskapene til feil vi har: 1) samlet løvverksfyllosilicate-rike bergarter fra naturlige feil; 2) kutt feilbergartsprøvene for å oppnå faste wafere 0,8-1,2 cm tykke og 5 cm x 5 cm i området med løvet parallelt med 5x5cm-ansiktet på skiven; 3) utførte friksjonstester på både faste wafere skjæring i deres in situ geometri og pulver, oppnådd ved knusing og sikting og derfor forstyrre løvet av de samme prøvene; 4) gjenvunnet prøvene for mikrostrukturelle studier fra post eksperimentet steinprøver; og 5) utførte mikrostrukturelle analyser via optisk mikroskopi, skanning og transmisjonselektronmikroskopi.

Mekaniske data viser at de faste prøvene med velutviklet løvverk viser betydelig lavere friksjon i forhold til deres pulveriserte ekvivalenter. Mikro- og nanostrukturstudier viser at lav friksjon skyldes glidning langs løvflatene sammensatt av phyllosilicates. Når de samme bergartene er pulverisert, er friksjonsstyrken høy, fordi glidende er innkvartert ved oppsprekking, kornrotasjon, oversettelse og tilhørende utvidelse. Friksjonstester tyder på at løvverksbergarter kan ha lav friksjon selv når phyllosilicates utgjør bare en liten prosentandel av det totale bergvolumet, noe som antyder at et betydelig antall crustal feil er svake.

Introduction

Det overordnede målet med denne prosedyren er å teste friksjonsegenskapene til intakte phyllosilicate-rike feil skjæring i deres in situ geometri og å vise at friksjonen er betydelig lavere enn friksjon oppnådd fra eksperimenter utført på pulver av samme materiale.

Tallrike geologiske studier har dokumentert væskeassistert reaksjonsmykning under den langsiktige utviklingen av tektoniske forkastninger. Mykgjøring skjer ved utskifting av sterke mineraler, som kvarts, feltspat, kalsitt, dolomitt, olivin, pyroksen, med svake phyllosilicates1,2,3,4,5,6,7,8,9,10. Denne svekkelsen stammer fra kornskalaen og skyldes hovedsakelig glidning, ved svært lav friksjon, langs phyllosilicate foliae som virker sammen for å produsere en form for smøring. Fra kornskalaen overføres feilsvekkelse til hele feilsonen via forbindelsen mellom de fyllosicate-rike sonene11. For å fange rollen som friksjonsskli langs sammenkoblet phyllosilicate foliae, har intakte faste wafere av naturlige feilrockprøver blitt kuttet i deres in situ geometri under bergdeformasjonsforsøk12,13,14. På slutten av eksperimentet er det utført mikrostrukturstudier på de testede prøvene for å sjekke om deformasjonen effektivt ble innkvartert ved friksjons glidende langs phyllosilicate foliae.

Sammenlignet med tradisjonelle friksjonstester utført på pulveriserte materialer hentet fra knusing og sikting av feilbergarten, kan eksperimenter på intakte wafere fange friksjonssklien langs de sammenkoblede phyllosilicate-rike lagene dannet av væskeassistert reaksjonsmykning. Faktisk, under prosessen med pulverforberedelse, forstyrrer knusing og sikting av feilbergarten tilkoblingen til phyllosilicate-lagene, og når materialet er kuttet i laboratoriet, favoriserer fraværet av kontinuerlige phyllosilicate horisonter en deformasjon hovedsakelig bestående av kornknusing, rotasjon og oversettelse som resulterer i høy friksjon.

Eksperimenter på faste wafere viser en betydelig lavere friksjon i forhold til eksperimenter på pulverisert materiale hentet fra samme bergartstype, spesielt når prosentandelen av phyllosilicates er < 40%15. Med økende phyllosilicate overflod har en reduksjon i friksjon blitt dokumentert også for tester på pulverisert materiale, siden i dette tilfellet er det store volumet av phyllosilicates tilstrekkelig til å fremme sammenkobling av de svake mineralfasene gjennom hele eksperimentell feil16,17,18,19,20,21,22. Alternativt, for å simulere friksjons glidende på sammenkoblede svake lag, har andre typer friksjonstester blitt utført på pulver sammensatt av 100% svake mineralfaser23,24,25.

Geometrisk feil svekkelse fremmet av steinstoff i deformasjonseksperimenter ved høy temperatur, og derfor representativ for den duktile litosfæren, har vært kjent i mange år26. Resultatene fra prosedyren som presenteres her indikerer at phyllosilicate stoff fremmer feilsvekkelse også for et stort antall feil som finnes i den seismogene øvre skorpen.

Protocol

1. Rock prøve samling

  1. I en godt eksponert frembrudd av en naturlig phyllosilicate-rik feil, velg riktig eksponering (feil stein godt bevart langs et plan som inneholder feil lineation) hvor du skal samle en representativ steinprøve for forsøkene. Pass på å velge en feilstein med en løvavstand som ikke er større enn noen få millimeter. Dette gjøres for å fange phyllosilicate horisonter i rektangulære wafers opp til 1,5 cm tykk som vil bli kuttet under friksjon eksperimenter.
  2. Bruk en hammer og meisel for å få en feil steinprøve med et areal på ca 10 cm x 10 cm og tykkelse på mer enn 3 cm.
  3. Merk følelsen av skjær på bergprøven, basert på kinematiske indikatorer observert i feltet (f.eks. slickensides, løvverk, dragfolder, etc.).
    MERK: Prøveområdet kan være mindre enn 10 cm x 10 cm, men det må være større enn 5 cm x 5 cm som er dimensjonen på de fremtvingende blokkene til det eksperimentelle apparatet.
    FORSIKTIG: De løvverksprøvene er svært sprø, og derfor kan det etter samlingen være nyttig å pakke prøven med tape eller plastfilm. Det er obligatorisk at innsamlede prøver ikke endres ved forvitring og derfor at disse bergartene representerer feilbergarten på seismogen dybde.

2. Prøvepreparering for friksjonseksperimenter i dobbel direkte skjærkonfigurasjon

  1. Klipp steinprøven for å få rektangulære wafere som passer til de tvingende blokkene i bergdeformasjonsapparatet. Dette oppnås vanligvis i to trinn: i det første trinnet, bruk en standard laboratoriesag for å få en steinprøve som er litt større enn de tvingende blokkene; For det andre bruker du et roterende blad med høy presisjon eller en håndsliper til å forme skivene 5 cm x 5 cm i området og 0,8-1,2 cm tykkelse (Figur 1, venstre). For en standard dobbelt-direkte skjærtest vil to wafere av samme stein være nødvendig for å utføre et enkelt eksperiment. Under kutt- og formingsprosedyren må du sørge for at naturlige phyllosilicate-rike skjærplan som finnes i prøven, opprettholdes parallelt med overflaten av de tvingende blokkene. Dette betyr at løvet er parallelt med 5 cm x 5 cmskivens ansikt.
  2. Bruk en diskmølle til å knuse det gjenværende materialet fra kuttet av de intakte prøvene og sikt materialet for å få pulver med en kornstørrelse <125 μm (Figur 1, høyre).
  3. Monter to identiske wafere på rustfritt stål som tvinger blokker med nominelt friksjonskontaktområde på 5 cm × 5 cm og monter dem deretter med den sentrale tvingeblokken for å komponere den symmetriske doble direkte skjærkonfigurasjonen.
    MERK: Det er viktig at skjærfølelsen som maskinen pålegger prøven sammenfaller med den naturlige følelsen av skjær som er registrert på skiven og merket på punkt 1.3.
  4. Bruk pulverene til å konstruere to identiske steinlag med en tykkelse på ca. 5 mm og et areal på 5 cm x 5 cm2. For disse pulveriserte steinprøvene blir den naturlige løvverk ødelagt av prøveforberedelsesprosedyren med en diskfabrikk. Bruk en presis nivellering jig for å oppnå et ensartet og reproduserbart bergartslag sammensatt av pulverisert materiale. Komponer den symmetriske doble direkte skråstillingen.

3. Friksjonseksperimenter

  1. I et biaxialapparat27bruker28 det horisontale servostyrte hydrauliske stempelet til å påføre og opprettholde et konstant normalt stress på bergprøven.
  2. Påfør skjærspenning ved konstant forskyvningshastighet, vanligvis 10 μm/ s, via det vertikale servostyrte hydrauliske stempelet.
    MERK: Belastninger måles via to strekkspenningsmålerlastceller (nøyaktighet 0,03 kN) plassert mellom rammen og prøveenheten. Horisontale og vertikale forskyvninger måles av LVDT (lineær variabel differensialtransdusere), med en nøyaktighet på 0,1 μm, referert til ved lastrammen og oversiden av rammen27,28.
  3. Karakteriser alle eksperimenter ved en innledende belastningsherding, hvor skjærspenningen øker raskt under elastisk belastning, før et utbyttepunkt, etterfulgt av skjær med en jevn tilstandsverdi av friksjonsstress.

4. Post-eksperimentell prøvesamling

  1. På slutten av friksjonstesten trekker du forsiktig ut den eksperimentelle feilen. Gummibånd eller tape kan påføres prøven før lastfjerning for å opprettholde integriteten til de deformerte bergartene.
  2. Impregner med epoksyharpiks bergprøvene. Hvis det er mulig for pulverforsøk, unngå vakuumimpregnering for å forhindre skade på den opprinnelige mikrostrukturen ved tvungen strøm av harpiksen inn i prøven.
  3. Klipp disse steinprøvene parallelt med den eksperimentelle skjærretningen. Det er flere måter å spore den eksperimentelle skjærretningen på. I vår doble direkte skjærkonfigurasjon er overflatene på stål skyveblokkene i kontakt med gouge lag maskinert med spor 0,8 mm høye og fordelt 1 mm for å unngå glidning i grensesnittet mellom gouges og stål og for å sikre skjærdeformasjon i gouges, derfor i våre eksperimenter er skjærretningen vinkelrett på spor.
  4. Bygg tynne seksjoner fra kuttene for mikrostrukturelle studier.

5. Mikrostrukturell analyse

  1. Undersøk med et optisk mikroskop for å karakterisere mikrostrukturen for bulkfeilsonen.
  2. Bruk et skanningselektronmikroskop (SEM) for å undersøke de viktigste deformasjonsprosessene.
  3. Bruk et transmisjonselektronmikroskop (TEM) for å få detaljer om deformasjonsprosessene på nanoskalaen. Du finner mer informasjon om hvordan du utfører mikrostrukturanalyser i tidligere publikasjoner4,5,6,7,8,9,10,29.

Representative Results

I et diagram av normalt stress vs. skjærspenning plotter både faste løvverk og pulveriserte prøver langs en linje som samsvarer med en sprø feilkonvolutt, men de faste waferne har friksjonsverdier betydelig lavere enn deres pulveriserte analoger30. For eksempel, i det spesifikke tilfellet av en talkumrik løvverk, har løvverksformige bergarter ved hvert normalt stress en friksjonskoeffisient som er 0,2-0,3 lavere enn pulverene laget av dem (Figur 2 og12). Den nedre friksjonen forklares av mikrostrukturelle studier av de testede bergartene som viser at glideflatene til de løvverks faste waferne oppstår langs den eksisterende fyllosilicate-rike løvverk. TEM-bilder viser at slip hovedsakelig imøtekommes av (001) enkel glidning forbundet med interlayer delaminering. I motsetning til dette viser eksperimentelle mikrostrukturer fra pulverisert materiale at betydelig deformasjon er innkvartert ved kornstørrelsesreduksjon og lokalisering.

Selv om de løvverkene av intakte forkastningsbergarter og deres pulver har identiske mineralogiske sammensetninger, viser de løvverksprøvene friksjon som er betydelig lavere enn deres pulveriserte analoger. Mikrostrukturelle studier indikerer at den nedre friksjonen (dvs. feilsvakhet) av de løvverksde forkastningsbergartene skyldes reaktivering av de eksisterende naturlige phyllosilicate-rike overflatene som er fraværende i de pulveriserte prøvene siden prøveprepareringstrinnene (2,2 - 2,4) forstyrrer dem.

Figure 1
Figur 1: Representative bilder av de testede forkastningsbergartene: fast løvverk vs. pulverisert materiale. (venstre) Faste løvverksprøver kuttet parallelt med den naturlige løvverk merket med pilene. (høyre) Pulver oppnådd ved knusing og sikting av den faste løvverkssteinen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Friksjonstester på samme materiale (talkumrik løvverk), men solide løvprøver vs. pulverisert bergart. Hvert datasett plotter langs en linje som samsvarer med en sprø feilkonvolutt, men de faste løvverksbergartene er preget av friksjon betydelig lavere enn deres pulveriserte analoge, friksjon, μ = henholdsvis 0,3 og μ = 0,57. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Naturlig vs. laboratoriereaktivert løvverk. I venstre bilde et eksempel på en naturlig talkumrik løvverk med omkringliggende sigmoidale claster av kalsitt31. Det riktige bildet viser samme løvverk på slutten av en friksjonstest på wafers32. Vær oppmerksom på at under friksjonstesten oppstår det meste av gliden ved friksjonsglidning langs phyllosilicate lagene og at den opprinnelige mikrostrukturen er bevart. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Discussion

Et viktig poeng verdt å nevne er at med denne prosedyren karakteriserer vi steady state-feilfriksjonsstyrken, målt med eksperimenter ved lave glidehastigheter (dvs. 0,01 μm / s < v < 100 μm / s). De målte lave friksjonsverdiene viser svakheten ved phyllosilicate-rike feil som følge av langvarig væskeassistert reaksjonsmykning og løvutvikling1,4,5,6,7,8,9,10,11,12,30. Denne lave friksjonsstyrken kan brukes som proxy for å evaluere feilstyrken ved steady-state eller under seismikkfasene i seismikksyklusen. Derfor vurderes ikke de viktige dynamiske svekkelsesmekanismene som oppstår ved høye glidehastigheter (dvs. > 10 cm /s) og indusert av temperaturøkning33 i vår analyse.

De kritiske trinnene i protokollen gjelder utvalgssamlingen og forberedelsene. Siden phyllosilicates er preget av svært lav strekkfasthet i retning vinkelrett på (001) basale plan (dvs. i retning vinkelrett på løvet), under arbeidet med hammer og meisel i feltet eller med håndkvernen i laboratoriet, faller steinprøvene ganske ofte fra hverandre og formingsprosessen må starte på nytt. Derfor anbefales det sterkt å samle flere prøver enn de som er strengt pålagt å kjøre eksperimenter og bevæpne deg med tålmodighet.

Før du integrerer mekanisk med mikrostrukturelle data, er det viktig å kontrollere at friksjonssklien langs den fyllosilisatrike foliaen som observeres langs naturlige forkastningsbergarter, reproduseres i laboratoriet, eller med andre ord at den naturlige feilen rock mikrostruktur ligner den som er oppnådd ved å skjære skiven (Figur 3).

I eksperimenter på faste wafere preget av tynne nettverk av phyllosilicates, kan de kontinuerlige lagene av svake mineralfaser konsumeres under betydelig skjæring (forskyvning > 12 mm). På dette stadiet er deformasjonen innkvartert av en kombinasjon av katalasis av de sterke mineralfasene og glidende langs phyllosilicates. Dette sammenfaller med en fase av belastningsherding med en økning i friksjon på ca 0,1 eller mer13.

De fleste bergartsdeformasjonsforsøk, rettet mot karakterisering av friksjonsegenskapene til tektoniske feil, utføres på millimetriske bergartslag som består av pulver oppnådd ved knusing og sikting av naturlige forkastningsbergarter24,27 eller på forkastningsbergarter som er forhåndskuttet34. Disse typer eksperimenter er grunnleggende for å karakterisere friksjonsegenskapene til feil der deformasjonen oppstår på feil gouges35 eller langs skarpe glideplan med lokalisert deformasjon36. For feil rik på phyllosilicates, er lav friksjon og dermed feilsvakhet relatert til forbindelsen mellom de fyllosilicate-rike nettverkene, som i feltet manifesteres av flere anastomosing viktigste slip-soner. Dette indikerer at selv en liten mengde phyllosilicates kan indusere betydelig feil svekkelse hvis deres sammenkobling er svært høy37,38. Derfor er det endelige målet med laboratorieforsøkene våre på faste wafere å bevare den naturlige kontinuiteten til de phyllosilicate-rike lagene under friksjonstester.

Andre laboratorieforsøk på pulveriserte blandinger av sterke og svake mineralfaser har dokumentert feilsvekkelse med tilsetning av de svake fasene18,19,20,21,22. Det har blitt observert at mengder på 40-50% av phyllosilicates induserer en betydelig reduksjon i friksjon fordi under skjæring blir de sammenkoblet. Dette antyder at for store prosentandeler av phyllosilicates (dvs. > 40%), eksperimenter på wafers eller pulver er lik25.

En samling av friksjonstester utført på et stort antall naturlige feilbergarter rik på phyllosilicates, wafers eller pulverisert materiale med phyllosilicates prosenter > 40%, under et bredt spekter av eksperimentelle forhold viser at friksjon er i området 0,1-0,330. Dette innebærer at et betydelig antall crustal feil er svake.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Vi anerkjenner Marco Albano for å ha levert videoen som omhandler optisk mikroskop og SEM og Domenico Mannetta for klippeprosedyren. Denne forskningen har blitt støttet av ERC Grant GLASS n° 259256 og TECTONIC n° 835012. Dette bidraget ble kraftig forbedret av kommentarene fra tre anonyme anmeldere og av de redaksjonelle produksjonsforslagene på videoen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
disk mill Plenty of companies none Standard disk mills to pulverize rocks
fault rock Natural outcrops none All the outcrops rich in phyllosilicates worldwide
hammer and chisel Plenty of companies none Standard hammer and chisel used by geologists
optical microscope Plenty of companies none Standard microscope used for mineralogy
rock deformation apparatus we use prototypes like BRAVA & BRAVA2.0 none Rock deformation apparatuses (Marone et al., 1998; Collettini et al., 2014)
saw to cut rocks Plenty of companies none Standard saws to cat fault rocks
SEM, scanning electron microscope Plenty of companies none Microscope to investigate microstructures at the micron scale
TEM, transmission electron microscope Plenty of companies none Microscope to investigate microstructures at the nano scale

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

Miljøvitenskap Utgave 177 Tektoniske forkastninger friksjon stoff deformasjonseksperimenter av bergarter mikrostruktur phyllosilicates
Stoffets rolle i friksjonsegenskaper til Phyllosilicate-Rich Tektoniske feil
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Collettini, C., Tesei, T.,… More

Collettini, C., Tesei, T., Trippetta, F., Scuderi, M. M., Richardson, E., Marone, C., Pozzi, G., Viti, C. The Role of Fabric in Frictional Properties of Phyllosilicate-Rich Tectonic Faults. J. Vis. Exp. (177), e62821, doi:10.3791/62821 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter