Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ақаулықтардағы үйкеліс үйкелістің ақаулық механикасына қатынасын сипаттайды. Тау жыныстарының сынуы және оған байланысты жер сілкіністері фракталды процесс болып табылады (ерекше жер сілкінісін қараңыз). Бұл процесс ең кішкентай кристаллға дейін масштабқа тәуелсіздігін сақтайды. Осылайша, күшті жер сілкіністерінің мінез-құлқы жеке молекулалық бұзылыстардың немесе асперитеттердің қасиеттеріне байланысты. Егер екі таза нано-асперитет вакуумда біріктірілсе, суық дәнекерлеу пайда болады. Яғни, кристалл ұштары бірігіп, біртұтас (когезия) құрайды. Табиғатта бұл ұштар шеткі материалдың жұқа қабатымен жабылады. Бұл қабаттың ең маңызды құрауы – су. Егер бұл суды күшті кептіру арқылы жойса, тау жынысы минералдары күткендей мінез-құлық танытпайды: олар ақаулықтардың жазылуын немесе динамикалық үйкелісті көрсетпейді. Жер сілкінісінің барлық мінез-құлқы өте жұқа қабаттарға байланысты. Үлкен жер сілкінісінен кейін ақаулықтарды жазылу процесі басталады. Бұл статикалық үйкеліс коэффициентінің баяу өсуін қамтитын жақсы дәлелденген құбылыс. Нано-модельде бұл жақсы когезиялық байланыс үшін қоқымды материалды баяу ығыстыру мәселесі. Типтік минералдар мен суда тағы бір механизм бар, онда су кернеулік коррозияны және негізгі асперитет дененің әлсіреуін (бұзылыстарды тегістеу) тудырады, бұл пластикалық деформацияның және байланыстың артуына мүмкіндік береді. Ең маңыздысы, бұл байланыстың күшеюі уақытқа байланысты. Ақаулыққа жер сілкінісіне дейін стресс түсірілгенде, бұл байланыстар созылып, үзіле бастайды. Олардың қайтадан жазылуға уақыты жетпейді. Критикалық қашықтыққа жеткеннен кейін күштің айтарлықтай жоғалуы орын алып, ақаулық сығу бастайды. Жер сілкінісі тек үйкеліс күшінің күрт төмендеуінің нәтижесінде ғана пайда болады. Мүмкін, жер сілкінісі кезіндегі "сығулар" кремний гелімен майланады, су стандартты подшипник майлауыш ретінде әрекет етеді немесе "көтеру және бөлу" механизмі жұмыс істейді.
Fault friction describes the relation of friction to fault mechanics. Rock failure and associated earthquakes are very much a fractal operation (see Characteristic earthquake). The process remains scale invariant down to the smallest crystal. Thus, the behaviour of massive earthquakes is dependent on the properties of single molecular irregularities or asperities. If two clean nano asperities are brought together in a vacuum, a cold weld will result. That is, the crystal tips will fuse as if one (cohesion). In nature these tips are actually covered with a thin film of foreign material. By far, the most important component of this film, is water. If this water is removed, by extreme drying, the rock minerals do not behave at all as expected: they exhibit no fault healing or dynamic friction. The entire behaviour of earthquakes depends on very thin films. After a major earthquake, there starts a process known as fault healing. This is a well demonstrated phenomenon involving a slow increase in the static coefficient of friction. With our nano model, it is a matter of slowly pushing away the junk for a good cohesive bond. With typical minerals and water, there is another mechanism, whereby the water causes stress corrosion and weakening of the main asperity body (smoothing the irregularities), allowing more plastic deformation, and more contact. The most important aspect is that this bond strengthening is time dependent. For a fault being stressed to the point of an earthquake, these bonds begin to stretch and break. They do not have time to heal again. Once the critical distance has been achieved, there is a significant strength loss, and the fault begins to slide. Earthquakes only exist because there is a very large loss in frictional strength. It could be that the earthquake "skids" are greased by silica gel, the water acts as a standard bearing lubricant, or that there is a "lift and separate" mechanism at work.
Сұйықтықтардың әсері
Барлық тау жыныстарының белгілі бір дәрежеде кеуектілігі бар, ал кейбір тау жыныстарының кеуектілігі басқаларына қарағанда әлдеқайда жоғары. Бұл тау жынысының жеке түйіршіктері арасында газбен (әдетте ауамен) немесе сұйықтықпен толтырылатын кішкентай тесіктер бар екенін білдіреді. Көбінесе тесіктерде су кездеседі, ал судың болуы ақаудың (жарылымның) сүрінуіне елеулі әсер етеді. Тау жынысының тесік кеңістігінде су жиналғанда, тесіктер ішіндегі қысым артады. Қазіргі уақытта тұрақты жарылымның бетінде тесік қысымының артуы микроскопиялық деңгейде жарылымды ажыратуға себеп болады. Бұл тесік қысымының артуы жарылымға жанасқан жеке аспертизалардың (дөңгелектердің) бетін кішірейтеді, олардың сынуына және жарылымның сырғанауына әкеледі. Дегенмен, судың болуы әрқашан сүрінуді азайта бермейді.
All rocks have a certain degree of porosity, with some rock types having a much higher porosity than others. This means that between the individual grains of the rock, there are small pores which can be filled with a gas (usually air) or a fluid. The commonest pore fluid is water, and the presence of water can vary the friction on a fault to a large degree. As water accumulates in the pore space of a body of rock around a fault, the pressure inside the pores builds. On the interface of a presently stable fault, an increase in pore pressure has the effect of essentially pushing the fault apart at a microscopic level. This pore pressure increase can then decrease the surface area of the individual asperities in contact on the fault, causing them to then fracture and the fault to slip. However, the presence of water may not always cause a reduction in friction.
Тау жынысының әсері
Қисық бойындағы тау жынысының түрі фрикциялық қарсылықтың шамасына зор әсер етеді. Көптеген кристаллдық тау жыныстарының сүргі коэффициенті шөгінді тау жыныстарына қарағанда әлдеқайда жоғары, себебі олардың байланыстыру қабілеті жоғары және беткейлердің ауданы үлкен. Тау жынысының түрі сондай-ақ судың қисықтардың фрикциясына тигізер әсерін анықтайды. Зертханалық тәжірибелер судың болуы карбонатты жыныстарда (мәрмәр) жарылыстардың пайда болуына көмектесетінін көрсетті. Дегенмен, бұл тәжірибелер кремнийлі тау жыныстарының (микрогаббро) түрінде судың болуы қисықтың бұзылуын кешіктіруі немесе тіпті тоқтатуы мүмкін екенін де көрсетті. Бұл себебі кремнийлі беткейлер бұзылғанда, бұзылу "молтықтау" (көтеріңкі балқу) арқылы жүзеге асады.
The rock type along a fault can have a large effect on the amount of frictional resistance present. Most crystalline rock types will have a much higher coefficient of friction as opposed to sedimentary rocks, due to their higher cohesion and a greater surface area of asperities. The rock type also controls the effect that water will have on fault friction. Laboratory experiments have proved that the presence of water will promote the rupture of a fault in carbonate rocks (marble). However, these experiments also showed that in silica bearing rock types (microgabbro), the presence of water may delay or even inhibit the rupture of a fault. This is because when a silica bearing fault ruptures, the rupture occurs through the "flash melting" (instantaneous melting) of the asperities.
Ақаулық майыстыру (ақаулық кезінде)
Ақаулық сызыла бастағанда, оның тудырған бастапқы үйкеліс жылуы өте жоғары болады. Өйткені екі тау жынысы беті бір-біріне жоғары жылдамдықпен және күшпен сырғады. Ақаулықты майлау – бұл ақаулық бетіндегі үйкелістің сырғу кезінде төмендеуі, осылайша ақаулықтың сырғуын жеңілдету құбылысы. Бұл құбылыс үйкеліс салдарынан балқу арқылы жүзеге асырылады. Ақаулық сырғалғанда, осы зор жылу ақаулық бойындағы тастың жұқа қабатын балқытады. Бұл балқыған тау жынысы (үйкеліс балқымасы) кеңейіп, ақаулық бетіндегі тесіктер мен кемшіліктерге еніп, оларды толтырады. Бұл ақаулық бетін тегістеу әсерін тигізеді. Бұл екі құм қағазды бір-біріне үйкеп сырға салу мен екі принтер қағазын сырға салудың айырмашылығындай. Егер тау жынысында су болса, ұқсас процесс жүреді. Ақаулық сырғуын бастағанда, ақаулыққа жақын температураның күрт өсуі кеуектік кеңістіктегі судың булануына себеп болады. Су буы кеңейгенде, ақаулық бетіндегі тесіктер кеңейеді, осылайша ақаулық интерфейсінде тегіс бет пайда болады. Бұл процесс ақаулық бойында "геометриялық үйкеліссіз" бетті құруы мүмкін.
Once a fault begins to slip, the initial frictional heat produced by the fault is extremely intense. This is because two rock faces are sliding against each other at a high speed and with a lot of force. Fault lubrication then is the phenomena whereby the friction on the fault surface decreases as it slips, making it easier for the fault to slip as it does so. One method by which this occurs is through frictional melting. As a fault slips, this immense amount of heat causes a thin layer of rock along the fault to become molten. This molten rock (frictional melt), can then expand and work its way into the pores and imperfections on the fault surface. This has the effect of smoothing the fault surface. You can think of this like the difference between trying to rub two pieces of sand paper past each other, then doing the same with two pieces of printer paper. A similar process can occur if there is water present in the rock. As the fault begins to slip, this rapid increase in temperature close to the fault causes the water in the pore space to vaporize. As the water vapor expands, it causes the pores along the fault surface to dilate and thereby creates a smoother surface at the fault interface. This process can actually create a "near frictionless" surface along the fault.
Псевдотахилиттер
Бұзылулардың жарылыстары зор мөлшерде жылуды тудырады, ол көбінесе үйкеліс салдарынан тау жыныстарының еруіне алып келеді. Жарық тайғанда, балқыған тау жыныстарының бұл қабаты жұқалап, жарық бетіне таралады және айналағы тау жыныстарындағы кез келген жарықтар мен кеңістіктерге итеріледі. Бұл балқыған тау жынысы салқындағаннан кейін, оның қалдырған құрылымы псевдотахилит деп аталады. Бұл псевдотахилиттер шамамен 0,7 ГПа және одан жоғары қысымда қалыптаса алады, бұл терең қабықтың жарылуымен тең. Дегенмен, олардың болуы бұрын жазылған ежелгі жарықтардың орнын анықтауға көмектеседі.
Fault ruptures generate massive amounts of heat, which usually result in frictional melting. As a fault slips, this layer of molten rock is smeared and spread across the fault surface, and is forced into any other cracks or interstices that may exist in the surrounding rock. After this molten rock cools, the structure it leaves behind is known as a pseudotachylite. These pseudotachylites can form at pressures at or above roughly 0.7 GPa, which equates to deep crustal faulting. Their presence though, can help to identify the location of ancient faults that have since healed.