Bu prosedürün genel amacı, fitu geometrisinde yamulur faylarla birlikte yufkaların sürtünme özelliklerini test etmek ve bu sürtünmenin aynı malzeme tarafından elde edilen tozların sürtünmesinden önemli ölçüde daha düşük olduğunu göstermektir. Tektonik fayların uzun süreli evrimi sırasında, çok sayıda jeolojik çalışma, güçlü ve granül minerallerin fosilikatlarla değiştirilmesini destekleyen sıvı destekli reaksiyon yumuşamasını belgelemıştır. Özellikle, faylar boyunca kırılma süreçleri geçirgenliği arttırır ve hidrous sıvılarının fay bölgesine akınını kolaylaştırır.
Sıvılar ince taneli kaya ile reaksiyona girer ve kuvars, feldispat ve kalsit gibi güçlü minerallerin çözünmesini teşvik eder. Platy phyllosilicates olurlar ve burada yeşil olarak sunulan gibi yapraklı mikro yapılar oluştururlar. Mikro ölçekten gelen yufkalar boyunca kayma, yufkasilikat bakımından zengin kesme bölgelerinin birbirine bağlılığı yoluyla tüm fay bölgesine iletilir.
Bu, 100 metreden daha kalınlıklara sahip kabuklu ölçekli faylara kadar uzatılabilen dış ölçek ölçeğindeki yufkasilik kesme bölgesinin sürekliliğine bir örnektir. Bunun gibi fosilikat bakımından zengin fay boyunca, tonik kesme, bu fay kaya anizotropisi üreten yufkasal hizalamasını üretmiş. Anisotropinin fayın sürtünme özelliklerindeki rolünü dikkate almak için doğru kaya örneklerini toplamamız gerekir.
Bunu yapmak için, temsili bir kaya örneği toplamalıyız ve çıkıntı içinde kinematik göstergelerin en iyi korunduğu bir bölüm seçiyoruz. Sonra kaya örneğini toplamak için keski ve çekiç kullanırız. Kaya örneği toplandıktan sonra, kesme hissini işaretleyeceğiz ve sonra kaya örneğini deney için laboratuvara getiriyoruz.
Bu işlemle kaya deformasyon aparatının zorlama bloklarına uyan gofretler elde etmek için kaya örneklerini kesiyoruz. Bu genellikle 2 adımda elde edilir. İlk adımda, zorlama bloklarından biraz daha büyük kaya örnekleri elde etmek için standart bir laboratuvar testeresi kullanıyoruz.
İkincisi, gofretleri 5'e 5 santimetre ve kalınlığı yaklaşık 1 santimetre olacak şekilde şekillendirmek için yüksek hassasiyetli bir döner bıçak veya bir el değirmeni kullanıyoruz. Aynı kaya parçasından, genellikle 125 mikronun altında, istenen tane boyutuna ulaşmak için elenen granül bir malzeme elde etmek için bir disk değirmeni kullanıyoruz. 2 özdeş gofret, nominal sürtünme alanı 5'e 5 santimetre olan paslanmaz çelik zorlama bloklarına monte edilir ve daha sonra simetrik, çift doğrudan konfigürasyonu oluşturmak için merkezi bir zorlama bloğu ile monte edilir.
Aynı şekilde, tozlar kalınlığı yaklaşık 5 milimetre olan ve temas alanı 5'e 5 santimetre olan 2 özdeş katman oluşturmak için kullanılır. Bunlar daha sonra benzer bir çift doğrudan kesme yapılandırması oluşturmak için kullanılır. Bu noktada, çift doğrudan kesme konfigürasyonu biaksiyel cihazımızın içine yerleştirilmiştir ve sürtünme deneyini başlatmaya hazırız.
Kaya örneğine sürekli normal bir stres uygulamak ve sürdürmek için servo kontrollü bir hidrolik piston kullanıyoruz. Daha sonra dikey koçu ilerleterek, sabit kayma hızında kesme stresi uygularız; genellikle saniyede 10 mikrondur. Deneylerin çoğu, elastik yükleme sırasında kesme geriliminin hızla arttığı ve ardından sabit durumda kesme stresinin takip edildiği ilk gerinim sertleşmesi ile karakterize edilir.
Kesme stresinden normal stres oranına kadar bize sürtünme katsayısı verir. Sürtünme testinin sonunda deneysel fayı dikkatlice çıkarıyoruz, kaya örneğini epoksi reçine ile emprenye ediyoruz, numuneyi kesme duyusa paralel bir yönde kesiyoruz ve mikroyapısal çalışmalar için kesimlerden ince kesitler oluşturuyoruz. Mikroyapıdaki toplu hataları karakterize etmek için optik bir mikroskop kullanıyoruz.
Ana deformasyon süreçlerini araştırmak için mikroyapıları taramalı elektron mikroskobu ile analiz ediyoruz. Nano ölçekteki deformasyon süreçleri hakkında ayrıntılı bilgi edinmek için bir iletim elektron mikroskobu kullanıyoruz. Normal strese karşı kesme stresi diyagramında, hem katı yapraklı gofretler hem de toz örnekleri, kırılgan bir arıza zarfı ile tutarlı bir şekilde çizgi boyunca çizer.
Ancak katı gofretler, toz analoglardan önemli ölçüde daha düşük bir sürtünme değerine sahiptir. Özellikle, tozlar yaklaşık 0,6 sürtünme gösterirken, yapraklı kayalar önemli ölçüde daha düşük değerlere sahiptir. Her normal streste, yapraklı kayaçlar, onlardan yapılan tozlardan 0,2 ila 0,3 birim daha düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir.
Test edilen kayaçların mikroyapısal çalışmaları, katı gofretlerin düşük sürtünmesinin, yufkalardan yapılmış önceden var olan, çok ince taneli yapraklar boyunca kaymaktan kaynaklandığını göstermektedir. TEM görüntüleri, kaymanın esas olarak sık sık iç katman delaminasyonu ile yufkalar boyunca kırılma, çeviri ve rotasyon ile yerleştirildiğini göstermektedir. Buna karşılık, tozlar üzerinde yapılan deneyler, deformasyonun çoğunun kırılma ve tane boyutunun azaltılmasından etkilenen bölgeler boyunca gerçekleştiğini göstermektedir.
Bu, daha yüksek sürtünme değerleriyle sonuçlanır. Bu, farklı tektonik ortamlardan gelen doğal, fosilikat bakımından zengin tektonik fayların sürtünme özelliklerinin bir özetidir. Veriler sürtünmenin 0,1 ila 0,3 aralığında olduğunu ve bu sürtünmenin, ağırlıklı olarak granüler mineral fazlarından yapılmış büyük bir kaya türü gamutundan elde edilen sürtünmenin geleneksel Byerlee değerinden önemli ölçüde daha düşük olduğunu göstermektedir.
Özetlemek gerekirse, sürtünme deneylerimiz, yapraklı numunelerin toz eşdeğerlerine kıyasla son derece zayıf olduğunu göstermektedir. Mikroyapısal çalışmalar, yapraklı fay kayaçlarının daha düşük sürtünme veya başka bir deyişle fay zayıflığının, önceden var olan doğal yufkasilikat bakımından zengin yüzeylerin yeniden aktüsünden kaynaklandığını göstermektedir. Bu yüzeyler toz numunelerde yoktur, çünkü numune hazırlama adımı onları yok eder.
Katı yapraklı numuneler üzerinde yaptığımız sürtünme testleri, düşük sürtünmenin ve dolayısıyla fay zayıflığının, zayıf mineral fazlarının toplam fay kayasının sadece küçük bir yüzdesini oluşturduğu durumlarda ortaya çıkabileceğini ve önemli sayıda kabuklu fayın zayıf olduğunu göstermektedir.
