Геофизические исследования: статья

РАЗРУШЕНИЕ КВАРЦЕВОГО ДИОРИТА ПРИ ТРЕНИИ
В.И. ВЕТТЕГРЕНЬ1,2
А.В. ПОНОМАРЕВ1
В.Б. КУЛИК2
Р.И. МАМАЛИМОВ1,2
И.П. ЩЕРБАКОВ2
1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
2 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Журнал: Геофизические исследования
Том: 21
Номер: 4
Год: 2020
Страницы: 35-50
УДК: 539.4
DOI: 10.21455/gr2020.4-3
Полный текст статьи
Ключевые слова: трение, разрушение, кварц, низкий альбит, нанотрещины
Аннотация: С использованием методов фрактолюминесцентной (с временным разрешением 2 нс), фотолюминесцентной и рамановской спектроскопии получены сведения о строении и эволюции дефектов, образующихся на поверхности нанотрещин в кристаллах низкого альбита и кварца при трении лейкократового кварцевого диорита. До трения порода содержала 60-70 % низкого альбита и 15-20 % кварца при размерах кристаллов от ≈100 до 800 мкм. После трения примерно в течение 1 мс размеры кристаллов уменьшились до 1-3 мкм. Концентрация кристаллов кварца уменьшилась на порядок, а низкого альбита - примерно в три раза. В оставшихся после разрушения кристаллах кварца и низкого альбита концентрация дефектов ионов Fe
Список литературы: Агранович В.М., Галанин М.Д. Перенос энергии электронного возбуждения в конденсированных средах. М.: Наука, 1978. 383 с.

Бетехтин В.И., Кадомцев А.Г. Эволюция микроскопических трещин и пор в нагруженных твердых телах // Физика твердого тела. 2005. Т. 47, вып. 5. С.801-807.

Веттегрень В.И., Соболев Г.А., Пономарев А.В., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Наносекундная динамика разрушения поверхностного слоя гетерогенного нанокристаллического тела (песчаника) при трении // Физика твердого тела. 2017а. Т. 59, вып. 5. С.931-934. DOI: 10.21883/FTT.2017.05.44382.373

Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Динамика разрушения гетерогенного тела (диорита) при трении // Физика твердого тела. 2017б. Т. 59, вып. 11. С.2263-2265. DOI: 10.21883/FTT.2017.11.45072.093

Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Влияние структуры гетерогенного нанокристаллического тела (песчаника) на динамику накопления микротрещин при трении // Физика твердого тела. 2017в. Т. 59, вып. 8. С.1557-1560. DOI: 10.21883/FTT.2017.08.44758.18

Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Arora K., Raza Haris, Мамалимов Р.И., Щербаков И.П., Фокин И.В. Наносекундная динамика разрушения гетерогенных природных тел при трении // Физика твердого тела. 2018. Т. 60, вып. 11. С.2266-2264. DOI: 10.21883/FTT.2018.11.46674.057

Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П. Микротрещины в гетерогенном твердом теле (песчанике) при трении // Физика твердого тела. 2019а. Т. 61, вып. 7. С.1318-1321.

Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П., Арора К., Шринагеш Д. Микротрещины в базальте и тоналите при трении // Физика Земли. 2019б. № 6. С.76-83. DOI: http://dx.doi.org/10.31857/S0002-33372019676-83

Веттегрень В.И., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П., Кулик В.Б. Образование нанокристаллов кремния при трении // Физика твёрдого тела. 2020а. Т. 62, вып. 7. С.1070-1073.

Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П. Нанотрещины при разрушении кварца // Физика Земли. 2020б. № 6. С.106-112.

Веттегрень В.И., Кадомцев А.Г., Щербаков И.П., Кулик В.Б. Образование нанометровых трещин и фрактолюминесценция при разрушении углеродной керамики // Физика твердого тела. 2020в. Т. 62, вып. 11. С.1860-1864.

Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия, 1984. 280 с.

Журков С.Н., Куксенко В.С., Петров В.А. Физические основы прогнозирования механического разрушения // Докл. АН СССР. 1981. Т. 259, № 6. С.1350-1353.

Кац М.Я., Симанович И.М. Кварц кристаллических горных пород (минералогические особенности и плотностные свойства) // Труды Геологического института. М.: Наука, 1974. Вып. 259. 230 с.

Орлов А.Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах. М.: Высшая школа, 1983. 144 с.

Петров В.А., Башкарев А.Я., Веттегрень В.И. Физические основы прогнозирования долговечности конструкционных материалов. СПб.: Политехника, 1993. 475 с.

Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука, 1974. 560 с.

Смирнов В., Пономарев А., Станчиц С., Потанина М., Патонин А., Dresen G., Narteau C., Bernard P., Строганова С. Лабораторное моделирование афтершоковых последовательностей: зависимость параметров Омори и Гутенберга-Рихтера от напряжений // Физика Земли. 2019. № 1. С.149-165. https://doi.org/10.31857/S0002-333720191149-165

Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука, 2003. 270 с.

Черемской П.Г., Слезов В.В., Бетехтин В.И. Поры в твердом теле. М.: Энергоатомиздат, 1990. 376 с.

Amitrano D. Brittle-ductile transition and associated seismicity: Experimental and numerical studies and relationship with the b value // J. Geophys. Res. 2003. V. 108, N B1. 2444. DOI: 10.1029/2001JB000680

Baril M.R., Huntley D.J. Infrared stimulated luminescence and phosphorescence spectra of irradiated feldspars // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15, N 46. P.8029-8048.

Born M., Wolf E. Principles of optics. Second Ed. Oxford: Pergamon press, 1964. 856 p.

Cottrell A.H. Theory of Crystal Dislocations. New York: Gordon and Breach, 1964. 91 p.

Etchepare J., Merian M., Smetankme L. Vibrational normal modes of SiO2. I. α and β quartz // J. Chem. Phys. 1974. V. 60. P.1873-1876.

De Boer K., Jansen A.P.J., van Santen R.A., Watson G.W., Parker S.C. Free Energy calculations of thermodynamic, elastic and structural // Phys. Rev. B. 1996. V. 54, N 2. P.826-835.

Gottstein G. Physical Foundations of Materials Science. Berlin: Springer, 2004. 502 p.

Gutenberg B., Richter C. Seismicity of the Earth and Associated Phenomena. Princeton, N.J.: Princeton Univ. Press, 1954. 295 p.

Götze J. Application of cathodoluminescence microscopy and spectroscopy in geosciences // Microsc. Microanal. 2012. V. 18. P.1270-1284. doi: 10.1017/S1431927612001122

Huntley D.J., Baril M.R., Haidar S. Tunnelling in plagioclase feldspars // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40, N 3. P.900-906.

Huntley D.J., Godfrey-Smith D.I., Thewalt M.L.W. Optical dating of sediments // Nature. 1985. V. 313. P.105-107. doi.org/10.1016/0277-3791(88)90032-7

Kalceff M.A.S., Phillips M.R. Cathodoluminescence microcharacterization of the defect structure of quartz // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. P.3122-3134.

Lei X., Ma S. Laboratory acoustic emission study for earthquake generation process // Earthq Sci. 2014. V. 27, N 6. P.627-646. DOI: 10.1007/s11589-014-0103-y

Lockner D.A., Byerlee J.D., Kuksenko V., Ponomarev V., Sidorin A. Observations of Quasi-static Fault Growth from Acoustic Emissions // International Geophysics. Academic Press, 1992. V. 51. P.3-31.

Martelli G., Smith P.N., Woodward A.J. Light, radiofrequency emission and ionization effects associated with rock fracture // Geophys. J. Int. 1989. V. 98, N 2. P.397-401. DOI: 10.1111/j.1365-246X.1989.tb03362.x

McKeown D.A. Raman spectroscopy and vibrational analyses of albite: From 25 °C through the melting temperature // American Mineralogist. 2005. V. 90. P.1507-1517.

Scholz C.H. The mechanics of earthquakes and faulting. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2019. 493 p.

Schumann W. Gemstones of the world. New York: Sterling Pub. Co., 1997. 272 p.

Shaocheng J., Mainprice D. Natural deformation fabrics of plagioclase: implications for slip systems and seismic anisotropy // Tectonophysics. 1988. V. 147. P.145-163.

Stünitz H., Gerald J.D.F., Tullis J. Dislocation generation, slip systems, and dynamic recrystallization in experimentally deformed plagioclase single crystals // Tectonophys. 2003. V. 372, Issues 3-4. P.215-233.

Turro N.J., Ramamwrte V., Scaiano J.C. Modern Molecular Photochemistry. Columbia University: University Sci. Press, 2010. 1085 p.

Velde B., Syono Y., Kikuchi M., Boyer H. Raman Microprobe Study of Synthetic Diaplectic Plagioclase Feldspars // Phys. Chem. Minerals. 1989. V. 16. P.436-441.

Wiemer S., Wyss M. Mapping spatial variability of the frequency-magnitude distribution of earthquakes // Adv. Geophys. 2002. V. 45. P.259-302.

Zakrevskii V.A., Shuldiner A.V. Electron emission and luminescence owning plastic deformation of ionic crystals // Phil. Mag. B. 1995. V. 71, N 2. P.127-138.