המטרה הכוללת של הליך זה היא לבדוק את המאפיינים החיכוכיים של פילוסיליקטים, עם תקלות גועכות בגיאומטריה in-situ, ולהראות כי חיכוך זה נמוך משמעותית מאשר חיכוך של אבקות המתקבלות על ידי אותו חומר. במהלך האבולוציה ארוכת הטווח של תקלות טקטוניות, מחקרים גיאולוגיים רבים תיעדו ריכוך תגובה בסיוע נוזלים, המקדם החלפת מינרלים חזקים וגרגריים עם פילוסילקטים. בפרט, תהליכי שבירה לאורך תקלות להגביר את החמיאות, ולהקל על זרם של נוזלי הידרוס לתוך אזור השבר.
נוזלים מגיבים עם סלע מגורען דק, קידום פירוק של מינרלים חזקים כמו קוורץ, פצלת גוף ו קלציט. הם הופכים לפילוסיליקטים משובצים ויוצרים מיקרו-מבנים עלווה, כמו זה שמוצג כאן בירוק. להחליק לאורך הפילוסילקטים מהמיקרו-קנה מידה מועבר לאזור השבר כולו באמצעות הקישוריות של אזורי הגיירה העשירים בפילוסיליקט.
זוהי דוגמה להמשכיות של אזור הגיסת הפילוסילקאט בסולם החיצוני, שניתן להרחיב עד לתקלות בקנה מידה קרום עם עוביים של יותר מ -100 מטר. לאורך תקלה עשירה פילוסילית כמו זו, גיזת טוניק יצרה את יישור הפילוסיליקט, ומייצרת את אניסוטרופיה סלע תקלה זו. על מנת לקחת בחשבון את התפקיד של anisotropy בתכונות חיכוך של התקלה, אנחנו צריכים לאסוף את דגימות הסלע הנכונות.
כדי לעשות זאת, אנחנו צריכים לאסוף מדגם סלע מייצג, ובתוך המחשוף, אנו בוחרים חלק שבו האינדיקטורים הקימטיים נשמרים בצורה הטובה ביותר. ואז אנחנו משתמשים באזמל ובפטיש כדי לאסוף את דגימת הסלע. ברגע שדגימת הסלע נאספה, אנחנו מסמנים את תחושת הגיזה, ואז אנחנו מביאים את דגימת הסלע למעבדה לניסוי.
עם הליך זה, אנו חותכים את דגימות הסלע כדי להשיג ופלים שמתאימים בלוקים מכריחים של מנגנון עיוות הסלע. זה מושג בדרך כלל ב 2 שלבים. בשלב הראשון, אנו משתמשים במסור מעבדה סטנדרטי כדי להשיג דגימות סלע שהן מעט גדולות יותר מהבלוקים הכופים.
שנית, אנו משתמשים בלהב סיבובי מדויק, או במטחנה יד, כדי לעצב את הוופלים כך שהם 5 על 5 ס"מ באזור, ובעובי של כ -1 ס"מ. מאותה פיסת סלע, אנו משתמשים בטחנת דיסק כדי להשיג חומר פרטני כי הוא מסונה כדי להגיע לגודל התבואה הרצוי, בדרך כלל מתחת 125 מיקרון. 2 הוופלים הזהים מותקנים על בלוקים מפלדת אל-חלד עם אזור חיכוך נומינלי של מגע של 5 על 5 ס"מ, ולאחר מכן מורכבים עם בלוק מכריח מרכזי כדי לחבר את התצורה הסימטרית, כפול ישיר.
באותו אופן, האבקות משמשות לבניית 2 שכבות זהות שעובין כ -5 מילימטרים, וששטח המגע שלהן הוא 5 על 5 ס"מ. אלה משמשים לאחר מכן כדי לחבר תצורה דומה של גיהה כפולה-ישירה. בשלב זה, תצורת הגיזה הכפולה-ישירה ממוקמת בתוך המנגנון הדו-אקסיאלי שלנו, ואנחנו מוכנים להתחיל את ניסוי החיכוך.
אנו משתמשים בוכנה הידראולית הנשלטת סרוו כדי ליישם ולשמור על לחץ נורמלי קבוע על דגימת הסלע. לאחר מכן על ידי קידום האיל האנכי, אנו מיישמים לחץ גזזה במהירות הזזה קבועה; הוא בדרך כלל 10 מיקרון לשנייה. רוב הניסויים מאופיינים בהקשחת זן ראשונית, שם מתח הגניסה עולה במהירות במהלך טעינה אלסטית, ואחריו לחץ גיסת במצב יציב.
מתח הגיזה ליחס מתח נורמלי נותן לנו את מקדם החיכוך. בסוף מבחן החיכוך, אנו מחלצים בזהירות את התקלה הניסיונית, אנו מפרים את דגימת הסלע עם שרף אפוקסי, חותכים את המדגם לכיוון מקביל לתחושת הגיזה, ובונים קטעים דקים מהחתכים למחקרים מיקרו-מבניים. אנו משתמשים במיקרוסקופ אופטי כדי לאפיין את הפגמים בתפזורת במיקרו-מבנה.
אנו מנתחים מיקרו-מבנים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק כדי לחקור את תהליכי העיוות העיקריים. אנו משתמשים במיקרוסקופ אלקטרונים שידור כדי לקבל פרטים על תהליכי עיוות עד הננומטר. בתרשים של מתח רגיל לעומת לחץ גיסת, הן ופלים עלווה מוצקים ואת דגימות האבקה להתוות לאורך הקו, עולה בקנה אחד עם מעטפת כישלון שבירה.
אבל ופלים מוצקים יש ערך חיכוך נמוך באופן משמעותי מאשר אנלוגים אבקת. בפרט, האבקות מראות חיכוך של כ 0.6, בעוד הסלעים העלווה יש ערכים נמוכים משמעותית. בכל מתח רגיל, הסלעים העלויים יש מקדם חיכוך כי הוא 0.2 עד 0.3 יחידות נמוך יותר אבקות עשויים מהם.
מחקרים מיקרו-מבניים של הסלעים שנבדקו מראים כי החיכוך הנמוך של הוופלים המוצקים נובע מהחלקה לאורך העלים הקיימות, הגרגירים העדינים מאוד העשויים מפילוסיליקטים. תמונות TEM מראות כי החלקה מאוכלסת בעיקר על ידי שבירה, תרגום וסיבוב לאורך phyllosilicates, עם דלות שכבה פנימית תכופה. לעומת זאת, ניסויים שנערכו על אבקות מצביעים על כך שחלק גדול מהעיוות מתרחש לאורך אזורים שהושפעו על ידי שבירה וירידה בגודל התבואה.
התוצאה היא ערכים גבוהים יותר של חיכוך. זהו סיכום של המאפיינים החיכוך של תקלות טקטוניות טבעיות, עשירות פילוסיליקט מסביבות טקטוניות שונות. הנתונים מראים כי החיכוך הוא בטווח של 0.1 עד 0.3, וחיכוך זה נמוך משמעותית מהערך המסורתי של ביירלי של חיכוך המתקבל ממכלול גדול של סוגי סלעים, העשויים בעיקר משלבים מינרליים פרטניים.
לסיכום, ניסויי החיכוך שלנו מראים שדגימות עלווה חלשות מאוד בהשוואה לאבקות המקבילות שלהן. מחקרים מיקרו-מבניים מצביעים על כך שהחיכוך התחתון, או במילים אחרות, חולשת השבר של סלעי השבר העלויים נובעת מהפעלה מחדש של המשטחים הטבעיים הקיימים. משטחים אלה נעדרים בדגימות אבקת מאז שלב הכנת המדגם הורס אותם.
בדיקות החיכוך שלנו על דגימות עלווה מוצקות מראות כי חיכוך נמוך, ולכן חולשת תקלות, יכול להתרחש במקרים שבהם שלבים מינרליים חלשים מהווים רק אחוז קטן מכלל סלע השבר, מה שמרמז על כך שמספר משמעותי של תקלות קרום חלשות.
