滑动的岩石怎么因摩擦而熔解

2019-08-01 16:47:42admin来源:未知
当地震发生时会造成一组岩层滑过另一组岩层,两者界面的岩石会因产生的摩擦熔解而形成一层液态的岩石,这个液态岩石层会使得后续岩层的滑动趋于平缓。岩层滑动时造成的1000-1500界面温度是高过许多矿物的熔点。

滑动的岩石怎么因摩擦而熔解





然而即便如此,检验挖出来的断层并无证据显示发生过在高温所造成的均匀、平衡的熔解。






就石英岩来说(请见附图),其溶解过程尤其令人困惑。石英岩所含有少数成份的熔点较其主成份的为低,所以会先溶解后再重新固化,但是这个过程却也发生在一些熔点是1726的石英岩本身。
滑动的岩石怎么因摩擦而熔解
沙杰德.阿哈马,白沙瓦大学(巴基斯坦)提供
  为了搞清楚到底发生了甚么事,南韩国立首尔大学的李成根(Sung Keun Lee)教授和国立庆尚大学的韩在熙(Raehee Han )教授以及他们的同僚们,从垂直于对称轴的方向切开了一个圆锥形的巴西石英岩,并将切下的两片碟片状的样品装载在一具旋转的机台。放在下面的那一片样品是被固定住的,而上面的那一片在与下方的那一片相接触的同时,以1.3m/s的圆周速率旋转。两片样品因为摩擦而在周边处(相对速率最大,摩擦最剧烈)产生了一层0.7 mm厚的熔融层,该处的温度达1400。当样品冷却后学者们查验了样品的界面,他们发现样品边缘处和挖出来的断层一样没有均匀熔解的证据。向著样品中心看去,沿路的滑行率比边缘的低,熔解现象并没有发生,但是摩擦却产生了粉状的碎片。

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        关键的线索在这裡:如同吉布斯-汤姆生方程式(Gibbs–Thomson equation)所示,材料的体积越小,其弯曲的表面因为较大的曲率而使得能量大于块材。这会使得粉末状颗粒的熔点低于块材。更有甚者,摩擦遽然开动所造成的温度突升会产生另一层效应:它会在1400℃触发β-石英(石英岩的主要结晶相之一)的亚稳熔解。所以当石英岩层间的滑动发生后,其间的摩擦不必达到矿物的熔点就可以产生界面的润滑层。

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