Расширенный поиск
НАНОТРЕЩИНЫ ПРИ РАЗРУШЕНИИ НЕФЕЛИНА
1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
2 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург, Россия
2 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург, Россия
Журнал: Геофизические исследования
Том: 22
Номер: 4
Год: 2021
Страницы: 61-72
УДК: 539.4
DOI: 10.21455/gr2021.4-4
Показать библиографическую ссылку
Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П. НАНОТРЕЩИНЫ ПРИ РАЗРУШЕНИИ НЕФЕЛИНА // Геофизические исследования. 2021. Т. 22. № 4. С. 61-72. DOI: 10.21455/gr2021.4-4
@article{ВеттегреньНАНОТРЕЩИНЫ2021,
author = "Веттегрень, В. И. and Пономарев, А. В. and Мамалимов, Р. И. and Щербаков, И. П.",
title = "НАНОТРЕЩИНЫ ПРИ РАЗРУШЕНИИ НЕФЕЛИНА",
journal = "Геофизические исследования",
year = 2021,
volume = "22",
number = "4",
pages = "61-72",
doi = "10.21455/gr2021.4-4",
language = "Russian"
}
Скопировать ссылку в формате ГОСТ
Скопировать ссылку BibTex
Файлы:
Ключевые слова: фрактолюминесценция, первичные трещины, нефелин
Аннотация: Разрушение кристаллов начинается с появления самых мелких – “первичных” трещин. При их объединении образуются все более крупные трещины. Для регистрации “первичных” трещин, возникающих на поверхности кристалла нефелина при разрушении микрокристаллами алмаза, используется метод фрактолюминесценции. В спектре фрактолюминесценции наблюдаются три полосы – 1.4, 1.68 и 1.98 эВ. Полоса 1.98 эВ соответствует возбужденным свободным радикалам ≡Si−O●, 1.68 эВ – возбужденным ионам Fe3+●, а 1.4 эВ – появляется при заполнении пустых ловушек электронами из зоны проводимости. Эти радикалы, ионы и ловушки возникают при разрушении кристаллических ячеек нефелина и располагаются на поверхности “первичных” трещин. Временные зависимости сигналов фрактолюминесценции представляют собой набор из отдельных сигналов длительностью ≈86 нс, интервал между которыми изменяется от 0.1 до 1 мкс. Кристалл нефелина имеет гексагональную сингонию и шесть систем плоскостей скольжения дислокаций. При пересечении плоскостей образуется шесть барьеров, препятствующих движению дислокаций. Прорыв каждого барьера вызывает появление “первичной” трещины и возникновение максимума в сигнале фрактолюминесценции. При прорыве шести барьеров образуются кластеры из такого же количества “первичных” трещин. Поэтому сигналы фрактолюминесценции содержат по шесть максимумов. Вначале появляется первая – самая крупная трещина, размеры которой варьируют от ≈9 до ≈17 нм, а время роста составляет ≈16 нс. Размеры остальных, более мелких трещин меньше в 1.7–3.0 раз. Распределение трещин по размерам подчиняется степенному закону с показателем степени равным 6.
Список литературы: Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П. Нанотрещины при разрушении кварца // Физика Земли. 2020а. No 6. С.106–112. DOI: 10.31857/S0002333720060125
Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Кулик В.Б., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П. Разрушение кварцевого диорита при трении // Геофизические исследования. 2020б. Т. 21, No 4. С.35–50. https://doi.org/10.21455/gr2020.4-3
Веттегрень В.И., Кадомцев А.Г., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Фракто- и фотолюминесценция кварца при разрушении // Физика твердого тела. 2021а. Т. 63, No 8. C.1120–1124. DOI: 10.21883/FTT.2021.08.51165.060
Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Нанотрещины при разрушении олигоклаза // Физика Земли. 2021б. No 6. C.87–92.
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 // Доклады АН СССР. 1981. Т. 259, No 6. С.1350–1353.
Орлов А.Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах. М.: Высшая школа, 1983. 144 с.
Расцветаева Р.К., Аксенов С.М., Чуканов Н.В. Разупорядочение Al и Si в нефелине из Грауляя (Германия) // Доклады Академии наук. 2010. Т. 435, No 6. C.760–763.
Самсонова Н.С. Минералы группы нефелина. М.: Наука, 1973. 140 с.
Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука, 2003. 270 с.
Фёдоров В.А., Тялин Ю.И., Тялина В.А. Дислокационные механизмы разрушения двойникующихся материалов. М.: Машиностроение-1, 2004. 336 с.
Шмид Е., Боаc В. Пластичность кристаллов, в особенности металлических. М.: ГОНТИ НКТП,
1938. 316 с.
Яковенчук В.Н., Иванюк Г.Ю., Коноплева Н.Г., Корчак Ю.А., Пахомовский Я.А. Нефелин Хибинского щелочного массива (Кольский полуостров) // Записки Российского минералогического общества. 2010. Т 139, No 2. С.80–91.
Amitrano D. Brittle-ductile transition and associated seismicity: Experimental and numerical studies and relationship with the b value. // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2003. V. 108, Issue B1. P.19-1–19-15. doi: 10.1029/2001JB000680
Andersen M.T., Jain M., Tidemand-Lichtenberg P. Red-IR stimulated luminescence in K-feldspar: Single or multiple trap origin? // J. Appl. Phys. 2012. V. 112, Issue 4. http://dx.doi.org/10.1063/1.4745018
Balassone G., Kahlenberg V., Altomare A., Mormone A., Rizzi R., Saviano M., Mondillo N. Nephelines from the Somma-Vesuvius volcanic complex (Southern Italy): crystal-chemical, structural and genetic investigations // Miner. Petrol. 2014. V. 108. P.71–90. DOI: 10.1007/s00710-013-0290-6
Baril M.R., Huntley D.J. Optical excitation spectra oftrapped electrons in irradiated feldspars // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15, N 46. P.8029–8048.
Cottrell A.H. Theory of Crystal Dislocations. NY: Gordon and Breach, 1964. 91 p.
Gutenberg B., Richter C. Seismicity of the Earth and Associated Phenomena, 2nd ed., NJ: Princeton Univ. Press., 1954. 295 p.
Götze J. Application of Сathodoluminescence, Microscopy and Spectroscopy in Geosciences // Microsc. Microanal. 2012. V. 18, N 6. P.1270–1284.
Hull D., Bacon D.J. Introduction to Dislocations. Fifth Edition. Elsevier Ltd., 2011. 257 p.
Kawaguchi Y. Fractoluminescence spectra of crystalline quartz // Jpn. J. Appl. Phys. 1998. V. 37. P.1892–1896.
Lockner D.A., Byerlee J.D., Kuksenko V., Ponomarev V., Sidorin A. Observations of Quasi-static Fault Growth from Acoustic Emissions // International geophysics. 1992. V. 51. P.3–31.
Manthei G., Eisenblätter J. Acoustic emission in study of rock stability // Acoustic emission testing. 2008. P.239–310.
Rizzi R., Saviano M., Mondillo N. Nephelines from the Somma-Vesuvius volcanic complex (Southern Italy): crystal-chemical, structural and genetic investigations // Miner. Petrol. 2014. V. 108. P.71–90. DOI: 10.1007/s00710-013-0290-6
Shaocheng J., Mainprice D. Natural deformation fabrics of plagioclase: implications for slip systems and seismic anisotropy // Tectonophys. 1988. V. 147. P.145–163.
Scholz C.H. The mechanics of earthquakes and faulting. Cambridge: Cambridge Univ. Press., 2019. 493 p.
Shavva M.A., Grubiy S.V. Cutting Forces Calculation at Diamond Grinding of Brittle Materials // Appl. Mechanics and Materials. 2015. V. 770. P.163–168.
Stevens Kalceff M.A., Phillips M.R. Cathodoluminescence microcharacterization of the defect structure of quartz // Phys. Rev. 1995. V. 52, N 5. P.3122–3134.
Shuldiner A.V., Zakrevskii V.A. On the mechanism of deformation-induced destruction of colour centres // Radiation Protection Dosimetry. 1996. V. 65, N 1–4. P. 113–116.
Tait K.T., Sokolova E., Hawthorne F.C., Khomyakov A.P. The crystal chemistry of nepheline // Canad. Mineral. 2003. V. 41. P.61–70.
Trépied L., Doukhan J.C. Transmission electron microscopy study of quartz single crystals deformed at room temperature and atmospheric pressure by indentations // J. Physique Lettres. Edpsciences. 1982. V. 43, N 3. P.77–81.
Turro N.J., Ramamwrite V., Scaiano J.C. Modern Molecular Photochemistry. Columbia University, NY: University Sci. Press, 2010. 1085 p.
Zhou Y., He C. Microstructures and deformation mechanisms of experimentally deformed gabbro // Earthquake Science. 2015. V. 28, N 2. P.119–127. DOI: 10.1007/s11589-015-0115-2
Wiemer S., Wyss M. Mapping spatial variability of the frequency-magnitude distribution of earthquakes // Adv. Geophys. 2002. V. 45. P.259–302.
Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Кулик В.Б., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П. Разрушение кварцевого диорита при трении // Геофизические исследования. 2020б. Т. 21, No 4. С.35–50. https://doi.org/10.21455/gr2020.4-3
Веттегрень В.И., Кадомцев А.Г., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Фракто- и фотолюминесценция кварца при разрушении // Физика твердого тела. 2021а. Т. 63, No 8. C.1120–1124. DOI: 10.21883/FTT.2021.08.51165.060
Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Нанотрещины при разрушении олигоклаза // Физика Земли. 2021б. No 6. C.87–92.
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 // Доклады АН СССР. 1981. Т. 259, No 6. С.1350–1353.
Орлов А.Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах. М.: Высшая школа, 1983. 144 с.
Расцветаева Р.К., Аксенов С.М., Чуканов Н.В. Разупорядочение Al и Si в нефелине из Грауляя (Германия) // Доклады Академии наук. 2010. Т. 435, No 6. C.760–763.
Самсонова Н.С. Минералы группы нефелина. М.: Наука, 1973. 140 с.
Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука, 2003. 270 с.
Фёдоров В.А., Тялин Ю.И., Тялина В.А. Дислокационные механизмы разрушения двойникующихся материалов. М.: Машиностроение-1, 2004. 336 с.
Шмид Е., Боаc В. Пластичность кристаллов, в особенности металлических. М.: ГОНТИ НКТП,
1938. 316 с.
Яковенчук В.Н., Иванюк Г.Ю., Коноплева Н.Г., Корчак Ю.А., Пахомовский Я.А. Нефелин Хибинского щелочного массива (Кольский полуостров) // Записки Российского минералогического общества. 2010. Т 139, No 2. С.80–91.
Amitrano D. Brittle-ductile transition and associated seismicity: Experimental and numerical studies and relationship with the b value. // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2003. V. 108, Issue B1. P.19-1–19-15. doi: 10.1029/2001JB000680
Andersen M.T., Jain M., Tidemand-Lichtenberg P. Red-IR stimulated luminescence in K-feldspar: Single or multiple trap origin? // J. Appl. Phys. 2012. V. 112, Issue 4. http://dx.doi.org/10.1063/1.4745018
Balassone G., Kahlenberg V., Altomare A., Mormone A., Rizzi R., Saviano M., Mondillo N. Nephelines from the Somma-Vesuvius volcanic complex (Southern Italy): crystal-chemical, structural and genetic investigations // Miner. Petrol. 2014. V. 108. P.71–90. DOI: 10.1007/s00710-013-0290-6
Baril M.R., Huntley D.J. Optical excitation spectra oftrapped electrons in irradiated feldspars // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15, N 46. P.8029–8048.
Cottrell A.H. Theory of Crystal Dislocations. NY: Gordon and Breach, 1964. 91 p.
Gutenberg B., Richter C. Seismicity of the Earth and Associated Phenomena, 2nd ed., NJ: Princeton Univ. Press., 1954. 295 p.
Götze J. Application of Сathodoluminescence, Microscopy and Spectroscopy in Geosciences // Microsc. Microanal. 2012. V. 18, N 6. P.1270–1284.
Hull D., Bacon D.J. Introduction to Dislocations. Fifth Edition. Elsevier Ltd., 2011. 257 p.
Kawaguchi Y. Fractoluminescence spectra of crystalline quartz // Jpn. J. Appl. Phys. 1998. V. 37. P.1892–1896.
Lockner D.A., Byerlee J.D., Kuksenko V., Ponomarev V., Sidorin A. Observations of Quasi-static Fault Growth from Acoustic Emissions // International geophysics. 1992. V. 51. P.3–31.
Manthei G., Eisenblätter J. Acoustic emission in study of rock stability // Acoustic emission testing. 2008. P.239–310.
Rizzi R., Saviano M., Mondillo N. Nephelines from the Somma-Vesuvius volcanic complex (Southern Italy): crystal-chemical, structural and genetic investigations // Miner. Petrol. 2014. V. 108. P.71–90. DOI: 10.1007/s00710-013-0290-6
Shaocheng J., Mainprice D. Natural deformation fabrics of plagioclase: implications for slip systems and seismic anisotropy // Tectonophys. 1988. V. 147. P.145–163.
Scholz C.H. The mechanics of earthquakes and faulting. Cambridge: Cambridge Univ. Press., 2019. 493 p.
Shavva M.A., Grubiy S.V. Cutting Forces Calculation at Diamond Grinding of Brittle Materials // Appl. Mechanics and Materials. 2015. V. 770. P.163–168.
Stevens Kalceff M.A., Phillips M.R. Cathodoluminescence microcharacterization of the defect structure of quartz // Phys. Rev. 1995. V. 52, N 5. P.3122–3134.
Shuldiner A.V., Zakrevskii V.A. On the mechanism of deformation-induced destruction of colour centres // Radiation Protection Dosimetry. 1996. V. 65, N 1–4. P. 113–116.
Tait K.T., Sokolova E., Hawthorne F.C., Khomyakov A.P. The crystal chemistry of nepheline // Canad. Mineral. 2003. V. 41. P.61–70.
Trépied L., Doukhan J.C. Transmission electron microscopy study of quartz single crystals deformed at room temperature and atmospheric pressure by indentations // J. Physique Lettres. Edpsciences. 1982. V. 43, N 3. P.77–81.
Turro N.J., Ramamwrite V., Scaiano J.C. Modern Molecular Photochemistry. Columbia University, NY: University Sci. Press, 2010. 1085 p.
Zhou Y., He C. Microstructures and deformation mechanisms of experimentally deformed gabbro // Earthquake Science. 2015. V. 28, N 2. P.119–127. DOI: 10.1007/s11589-015-0115-2
Wiemer S., Wyss M. Mapping spatial variability of the frequency-magnitude distribution of earthquakes // Adv. Geophys. 2002. V. 45. P.259–302.
