JoVE Journal > Environment
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
русский

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Environment

Роль ткани в фрикционных свойствах богатых филлосиликатами тектонических разломов

Published: November 06, 2021
doi:
10.3791/62821
, , , , , , ,
1Dipartimento di Scienze della Terra,Sapienza Università di Roma, 2Dipartimento di Geoscienze,Università di Padova, 3Department of Geoscience,The Pennsylvania State University, 4Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, 5Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell’Ambiente,Università di Siena

Summary

Трение богатых филлосиликатами разломов, сстриженных в их геометрии in situ, значительно ниже, чем трение их порошкообразных эквивалентов.

Abstract

Многие эксперименты по деформации горных пород, используемые для характеристики фрикционных свойств тектонических разломов, выполняются на порошкообразных разломах или на голых поверхностях горных пород. Эти эксперименты были фундаментальными для документирования фрикционных свойств гранулированных минеральных фаз и предоставления доказательств разломов земной коры, характеризующихся высоким трением. Однако они не могут полностью охватить фрикционные свойства разломов, богатых филлосиликатами.

Многочисленные исследования естественных разломов задокументировали смягчение реакции с помощью жидкости, способствующее замене сильных минералов филлосиликатами, которые распределяются в непрерывные слоения. Для изучения того, как эти лиственные ткани влияют на фрикционные свойства разломов, мы имеем: 1) собранные из естественных разломов лиственные филлосиликаты породы; 2) вырезать образцы разлома породы для получения твердых пластин толщиной 0,8-1,2 см и площадью 5 см х 5 см с листацией, параллельной лицевой стороне пластины 5х5 см; 3) проводил испытания на трение как на твердых пластинах, сстриженных по своей геометрии in situ, так и на порошках, полученных путем дробления и просеивания и, следовательно, нарушая литье одних и тех же образцов; 4) извлечены образцы для микроструктурных исследований из образцов породы после эксперимента; и 5) выполнил микроструктурный анализ с помощью оптической микроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.

Механические данные показывают, что твердые образцы с хорошо развитым листоем показывают значительно более низкое трение по сравнению с их порошкообразными эквивалентами. Микро- и наноструктурные исследования показывают, что низкое трение является результатом скольжения по поверхностям фолиации, состоящим из филлосиликатов. Когда одни и те же породы порошиваются, прочность на трение высока, потому что скольжение приспосабливается путем разрыва пласта, вращения зерна, трансляции и связанного с этим расширения. Испытания на трение показывают, что листовые разломы могут иметь низкое трение, даже если филлосиликаты составляют лишь небольшой процент от общего объема породы, подразумевая, что значительное число разломов земной коры являются слабыми.

Introduction

Общая цель этой процедуры состоит в том, чтобы проверить фрикционные свойства неповрежденных филлосиликатных разломов, сстриженных в их геометрии in situ, и показать, что их трение значительно ниже, чем трение, полученное в результате экспериментов, проведенных на порошках из того же материала.

Многочисленные геологические исследования зафиксировали смягчение реакций с помощью жидкости в течение длительной эволюции тектонических разломов. Размягчение происходит путем замены сильных минералов, таких как кварц, полевой шпат, кальцит, доломит, оливин, пироксен, слабыми филлосиликатами1,2,3,4,5,6,7,8,9,10. Это ослабление происходит в масштабе зерна и в основном связано с скольжением при очень низком трении вдоль филлосиликатных фолиев, которые действуют вместе, производя форму смазки. Из зерновой шкалы ослабление разлома передается на всю зону разлома через взаимосвязь богатых филлосиликатами зон11. Чтобы уловить роль фрикционного скольжения по взаимосвязанным филлосиликатным фолиевым, во время экспериментов по деформации породы12, 13,14были сброшены неповрежденные твердые пластины образцов природных дефектных пород в их геометрии in situ. В конце эксперимента были проведены микроструктурные исследования на искомых образцах, чтобы проверить, эффективно ли деформация была адаптирована путем фрикционного скольжения вдоль филлосиликатных фолиев.

По сравнению с традиционными испытаниями на трение, проводимыми на порошкообразных материалах, полученных в результате дробления и просеивания разломной породы, эксперименты на неповрежденных пластинах могут захватывать фрикционное скольжение вдоль взаимосвязанных богатых филлосиликатом слоев, образованных реакционным размягчением с помощью жидкости. Фактически, в процессе приготовления порошка дробление и просеивание разломной породы нарушает связь филлосиликатных слоев, а при сдвиге материала в лаборатории отсутствие непрерывных филлосиликатных горизонтов способствует деформации, состоящей в основном из дробления зерна, вращения и трансляции, что приводит к высокому трению.

Эксперименты на твердых пластинах показывают значительно более низкое трение по сравнению с экспериментами на порошкообразном материале, полученном из того же типа породы, особенно когда процент филлосиликатов составляет < 40%15. С увеличением содержания филлосиликата снижение трения было задокументировано также для испытаний на порошкообразном материале, поскольку в этом случае большой объем филлосиликатов достаточен для содействия взаимосвязанности слабых минеральных фаз через весь экспериментальный разлом16,17,18,19,20,21,22. Альтернативно, для имитации фрикционного скольжения на взаимосвязанных слабых слоях были проведены другие виды испытаний на трение на порошках, состоящих из 100% слабых минеральных фаз23,24,25.

Геометрическое ослабление разлома, способствующее скальной ткани в экспериментах по деформации при высокой температуре, а потому репрезентативное для пластичной литосферы, было хорошо известно уже много лет26. Результаты, полученные в результате представленной здесь процедуры, свидетельствуют о том, что филлосиликатная ткань способствует ослаблению разломов также для большого количества дефектов, содержащихся в сейсмогенной верхней коре.

Protocol

1. Сбор образцов горных пород В хорошо обнаженный обнажение естественного филлосиликатного разлома выберите правильную экспозицию (порода разлома, хорошо сохранившаяся вдоль плоскости, содержащей линию разлома), где собрать репрезентативный образец породы для экспериментов. Позаботьтесь о выборе разлома породы с расстоянием между листами не более нескольких миллиметров. Это делается для захвата филлосиликатных горизонтов в прямоугольных пластинах толщиной до 1,5 см, которые будут сстрижены во время экспериментов по трению. Используйте молоток и зубилото для получения образца разлома породы площадью около 10 см х 10 см и толщиной более 3 см. Отметьте ощущение сдвига на образце породы, основываясь на кинематических показателях, наблюдаемых в поле (например, сликенсиды, листы, складки сопротивления и т. Д.).ПРИМЕЧАНИЕ: Площадь образца может быть меньше 10 см х 10 см, но она должна быть больше 5 см х 5 см, что является размером форс-блоков экспериментального аппарата.ВНИМАНИЕ: Образцы листовой породы очень рыхлые, и поэтому после сбора может быть полезно обернуть образец какой-нибудь лентой или пластиковой пленкой. Обязательно, чтобы собранные образцы не изменялись в результате выветривания и поэтому эти породы представляли собой породу разлома на сейсмогенной глубине. 2. Пробоподготовка для экспериментов по трению в конфигурации двойного прямого сдвига Вырежьте образец породы для получения прямоугольных пластин, которые подходят к форсированным блокам деформационного аппарата породы. Обычно это достигается в два этапа: на первом этапе использовать стандартную лабораторную пилу для получения образца породы, который немного больше, чем форсирование блоков; во-вторых, используйте высокоточное вращающееся лезвие или ручную шлифовальную машину для придание формы пластинам площадью 5 см х 5 см и толщиной 0,8-1,2 см(рисунок 1,слева). Для стандартного теста на двойной прямой сдвиг для выполнения одного эксперимента потребуются две пластины из одного и того же камня. Во время процедуры разреза и формования убедитесь, что естественные богатые филлосиликатами плоскости сдвига, содержащиеся в образце, поддерживаются параллельно поверхности форсирующих блоков. Это означает, что лиственние части параллельны лицевой стороне пластины 5 см х 5 см. Используйте дисковую мельницу для дробления оставшегося материала от разреза неповрежденных образцов и просеивания материала для получения порошков с размером зерна <125 мкм(рисунок 1,справа). Установите две одинаковые пластины на форсированные блоки из нержавеющей стали с номинальной площадью контакта трения 5 см × 5 см, а затем соберите их с помощью центрального нагнетательного блока, чтобы составить симметричную конфигурацию двойного прямого сдвига.ПРИМЕЧАНИЕ: Важно, чтобы ощущение сдвига, налагаемое машиной на образец, совпадало с естественным чувством сдвига, зарегистрированным на пластине и отмеченным в точке 1.3. Используйте порошки для построения двух одинаковых слоев породы толщиной около 5 мм и площадью 5 см х 5см2. Для этих порошкообразных образцов породы естественная слоесть разрушается процедурой подготовки образца с помощью дисковой мельницы. Используйте точный выравнивающий джиг для получения однородного и воспроизводимого слоя породы, состоящего из порошкообразного материала. Составьте симметричный узел двойного прямого сдвига. 3. Эксперименты по трению В двухосном аппарате27,28 используют горизонтальный сервоуправляемый гидравлический поршень для подачи и поддержания постоянного нормального напряжения к образцу породы. Прикладывайте напряжение сдвига при постоянной скорости перемещения, обычно 10 мкм/с, через вертикальный гидравлический поршень с сервоуправляемым управлением.ПРИМЕЧАНИЕ: Нагрузки измеряются с помощью двух тензодатчиков (точность 0,03 кН), расположенных между рамой и образцом сборки. Горизонтальные и вертикальные смещения измеряются LVDT (линейными переменными дифференциальными преобразователями), с точностью 0,1 мкм, отсылаются на раме нагрузки и верхней стороне рамы27,28. Характеризуют все эксперименты начальным деформационным упруганием, где напряжение сдвига быстро увеличивается во время упругой нагрузки, перед пределом текучести, за которым следует сдвиг при стационарном значении напряжения трения. 4. Посыперационный отбор проб В конце испытания на трение тщательно извлеките экспериментальную неисправность. Резинки или клейкая лента могут быть нанесены на образец перед снятием нагрузки для поддержания целостности деформированных пород. Пропитывая эпоксидной смолой образцы горных пород. Если это возможно для экспериментов с порошком, избегайте вакуумной пропитки, чтобы предотвратить повреждение исходной микроструктуры принудительным потоком смолы в образец. Вырезали эти образцы пород параллельно экспериментальному сдвиговому направлению. Существует несколько способов отслеживания экспериментального направления сдвига. В нашей конфигурации двойного прямого сдвига поверхности стальных скользящих блоков, контактирующих со слоями выемки, обработаны канавками высотой 0,8 мм и разнесенными на 1 мм, чтобы избежать скольжения на границе раздела между выемками и сталью и обеспечить деформацию сдвига внутри выемок, поэтому в наших экспериментах направление сдвига перпендикулярно канавкам. Сооблюйте тонкие срезы из разрезов для микроструктурных исследований. 5. Микроструктурный анализ Исследуйте с помощью оптического микроскопа, чтобы охарактеризовать микроструктуру зоны объемных разломов. Используйте сканирующий электронный микроскоп (SEM) для исследования основных процессов деформации. Используйте просвечивающенный электронный микроскоп (ТЭМ) для получения подробной информации о деформационных процессах на наноуровне. Подробности о том, как выполнить микроструктурныйанализ, можнонайти в предыдущих публикациях 4,5,6,7,8,9,10,29.

Representative Results

На диаграмме нормального напряжения против напряжения сдвига как твердые листовые, так и порошкообразные образцы построены вдоль линии, согласующейся с хрупкой оболочкой разрушения, но твердые пластины имеют значения трения значительно ниже, чем их порошкообразные аналоги30. Например, в конкретном случае богатого тальком фолиации, листовые разломные породы при каждом нормальном напряжении имеют коэффициент трения, который на 0,2-0,3 ниже, чем порошки, изготовленные из них(фиг.2 и12). Более низкое трение объясняется микроструктурными исследованиями испытуемых пород, показывающими, что скользящие поверхности слоистого твердого тела происходят вдоль ранее существовавшим богатым филлосиликатом листопада. Изображения ТЕА показывают, что скольжение в основном приспосабливается (001) легким скольжением, связанным с расслоением межслойного слоя. Напротив, экспериментальные микроструктуры из порошкообразного материала показывают, что значительная деформация допускается уменьшением размера зерна и локализацией. Хотя листовые пластины неповрежденных разломных пород и их порошки имеют идентичный минералогический состав, листовые образцы показывают трение, которое значительно ниже, чем у их порошкообразных аналогов. Микроструктурные исследования показывают, что более низкое трение (т.е. слабость разлома) листовых разломных пород обусловлено реактивацией ранее существовавчих естественных поверхностей, богатых филлосиликатом, которые отсутствуют в порошкообразных образцах, поскольку этапы пробоподготовки (2,2 – 2,4) нарушают их. Рисунок 1:Репрезентативные изображения испытуемых пород разлома: твердый листообразный или порошкообразный материал. (слева)Твердые листовые образцы, стянутые параллельно естественному листонию, отмеченное стрелками. (справа) Порошки получают путем дробления и просеивания твердой листовидной породы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка. Рисунок 2:Испытания на трение на одном и том же материале (богатая тальком лиственность), но твердых листовых образцах по сравнению с порошкообразной породой. Каждый график набора данных вдоль линии согласуется с хрупкой оболочкой разрушения, но твердые листовые породы характеризуются трением значительно ниже, чем их порошкообразный аналог, трением, μ = 0,3 и μ = 0,57 соответственно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка. Рисунок 3:Естественное и лабораторное реактивированное лиственние листы. На рисунке слева приведен пример естественной богатой тальком листоем с окружающими сигмоидальными кластами кальцита31. На рисунке справа показано такое же слиение в конце испытания на трение пластин32. Обратите внимание, что во время испытания на трение большая часть скольжения происходит путем фрикционного скольжения вдоль филлосиликатных слоев и что первоначальная микроструктура сохраняется. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Discussion

Важным моментом, который стоит упомянуть, является то, что с помощью этой процедуры мы характеризуем прочность трения на разлом в устойчивом состоянии, измеренную с помощью экспериментов при низких скоростях скольжения (т.е. 0,01 мкм/с < v < 100 мкм/с). Измеренные низкие значения трения демонстрируют слабость богатых филлосиликатами разломов, возникающих в результате длительного размягчения реакции с помощью жидкости и развития фолиации1,4,5,6,7,8,9,10,11,12,30. Эта низкая прочность на трение может быть использована в качестве прокси для оценки прочности разлома в стационарном состоянии или во время предсейсмических фаз сейсмического цикла. Поэтому важные динамические механизмы ослабления, возникающие при высоких скоростях скольжения (т.е. > 10 см/с) и индуцированные повышением температуры33, в нашем анализе не рассматриваются.

Важнейшие этапы протокола касаются сбора и подготовки проб. Поскольку филлосиликаты характеризуются очень низкой прочностью на растяжение в направлении, перпендикулярном (001) базальным плоскостям (т.е. в направлении, перпендикулярном фолиации), во время работы с молотком и зубилом в поле или с ручной шлифовальной машиной в лаборатории довольно часто образцы породы разваливаются и процесс формирования приходится перезапускать. Поэтому настоятельно рекомендуется собрать больше образцов, чем те, которые строго требуются для проведения экспериментов и вооружиться терпением.

Прежде чем интегрировать механические с микроструктурными данными, важно проверить, что фрикционное скольжение по богатым филлосиликатами фолиев, наблюдаемое вдоль естественных разломных пород, воспроизводится в лаборатории, или, другими словами, что микроструктура естественной породы разлома аналогична той, которая получена при стрижениипластины (рисунок 3).

В экспериментах на твердых пластинах, характеризующихся тонкими сетями филлосиликатов, непрерывные слои слабых минеральных фаз могут расходовываться при значительном сдвиге (смещение > 12 мм). На этом этапе деформация приспосабливается сочетанием катаклаза сильных минеральных фаз и скольжения по филлосиликатам. Это совпадает с фазой деформации упрочнения с увеличением трения примерно на 0,1 или более13.

Большинство экспериментов по деформации горных пород, направленных на характеристику фрикционных свойств тектонических разломов, выполняются на миллиметровых слоях горных пород, которые состоят из порошков, полученных путем дробления и просеивания естественных разломных пород24,27 или на разломных породах, предварительно разрезанных34. Эти типы экспериментов являются фундаментальными для характеристики фрикционных свойств разломов, где деформация происходит на выбоях разломов35 или вдоль плоскостей резкого скольжения локализованной деформации36. Для разломов, богатых филлосиликатами, низкое трение и, следовательно, слабость разлома связаны с взаимосвязанностью богатых филлосиликатами сетей, которая в полевых условиях проявляется множественными анастомозными основными зонами скольжения. Это указывает на то, что даже небольшое количество филлосиликатов может вызвать значительное ослабление разлома, если их взаимосвязь очень высока37,38. Поэтому конечной целью наших лабораторных экспериментов на твердых пластинах является сохранение естественной непрерывности богатых филлосиликатом слоев при испытаниях на трение.

Другие лабораторные эксперименты на порошкообразных смесях сильных и слабых минеральных фаз документально зафиксировали ослабление разлома с добавлением слабых фаз18,19,20,21,22. Было замечено, что количество 40-50% филлосиликатов вызывает значительное снижение трения, поскольку во время сдвига они становятся взаимосвязанными. Это говорит о том, что для большого процента филлосиликатов (т.е. > 40%), эксперименты на вафлях или порошках аналогичны25.

Компиляция испытаний на трение, проведенных на большом количестве природных разломных пород, богатых филлосиликатами, пластинами или порошкообразным материалом с процентами филлосиликатов > 40%, при широком диапазоне экспериментальных условий показывает, что трение находится в диапазоне 0,1-0,330. Это означает, что значительное количество разломов земной коры являются слабыми.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мы любезно благодарим Марко Альбано за предоставление видео, посвященного оптическом микроскопу и SEM и Доменико Маннетте за процедуру резки горных пород. Это исследование было поддержано ERC Grant GLASS n° 259256 и TECTONIC n° 835012. Этот вклад был значительно улучшен комментариями трех анонимных рецензентов и редакционными предложениями по видео.

Materials

disk mill Plenty of companies none Standard disk mills to pulverize rocks
fault rock Natural outcrops none All the outcrops rich in phyllosilicates worldwide
hammer and chisel Plenty of companies none Standard hammer and chisel used by geologists
optical microscope Plenty of companies none Standard microscope used for mineralogy
rock deformation apparatus we use prototypes like BRAVA & BRAVA2.0 none Eock deformation apparatusses (Marone et al., 1998; Collettini et al., 2014)
saw to cut rocks Plenty of companies none Standard saws to cat fault rocks
SEM, scanninc electron microscope Plenty of companies none Microscope to investigate microstructures at the micron scale
TEM, transmission electron microscope Plenty of companies none Microscope to investigate microstructures at the nano scale
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Janecke, S. U., Evans, J. P. Feldspar-influenced rock rheologies. Geology. 16, 1064-1067 (1988).
  2. Handy, M. R. The solid-state flow of polymineralic rocks. Journal of Geophysical Research. 95, 8647-8661 (1990).
  3. Bruhn, R., Parry, W. T. P., Yonkee, W. A., Thompson, T. Fracturing and hydrothermal alteration in normal fault zones. Pure and Applied Geophysics. 142, 609-644 (1994).
  4. Evans, J. P., Chester, F. M. Fluid-rock interaction in faults of the San Andreas system: inferences from San Gabriel fault rock geochemistry and microstruc- tures. Journal of Geophysical Research. 100, 13007-13020 (1995).
  5. Wintsch, R. P., Christoffersen, R., Kronenberg, A. K. Fluid-rock reaction weakening of fault zones. Journal of Geophysical Research. 100, 13021-13032 (1995).
  6. Manatschal, G. Fluid- and reaction-assisted low-angle normal faulting: ev- idence from rift-related brittle fault rocks in the Alps (Err nappe, eastern Switzerland). Journal of Structural Geology. 21, 777-793 (1999).
  7. Imber, J., Holdsworth, R. E., Butler, C. A., Lloyd, G. E. Fault-zone weakening pro- cesses along the reactivated Outer Hebrides Fault Zone, Scotland. Journal of the Geological Society. 154, 105-109 (1997).
  8. Wibberley, C. A. J. Are feldspar-to-mica reactions necessarily reaction-softening processes in fault zones. Journal of Structural Geology. 21, 1219-1227 (1999).
  9. Collettini, C., Holdsworth, R. E. Fault zone weakening processes along low- angle normal faults: insights from the Zuccale Fault, Isle of Elba, Italy. Journal of the Geological Society. 161, 1039-1051 (2004).
  10. Schleicher, A. M., vander Pluijm, B., Warr, L. N. Nanocoatings of clay and creep of the San Andreas fault at Parkfield, California. Geology. 38, 667-670 (2010).
  11. Holdsworth, R. E. Weak faults-rotten cores. Science. 303, 181-182 (2004).
  12. Collettini, C., Niemeijer, A., Viti, C., Marone, C. J. Fault zone fabric and fault weakness. Nature. 462, 907-910 (2009).
  13. Tesei, T., Collettini, C., Barchi, M. R., Carpenter, B. M., Di Stefano, G. Heterogeneous strength and fault zone complexity of carbonate-bearing thrusts with possible implications for seismicity. Earth and Planetary Science Letters. 408, 307-318 (2014).
  14. Tesei, T., Lacroix, B., Collettini, C. Fault strength in thin-skinned tectonic wedges across the smectite-illite transition: constraints from friction experiments and critical tapers. Geology. , (2015).
  15. Tesei, T., Collettini, C., Carpenter, B. M., Viti, C., Marone, C. Frictional strength and healing behavior of phyllosilicate-rich faults. JGR Solid Earth. 117, 09402 (2012).
  16. Logan, J. M., Rauenzahn, K. A. Frictional dependence of gouge mixtures of quartz and montmorillonite on velocity, composition and fabric. Tectonophysics. 144, 87-108 (1987).
  17. Saffer, D. M., Marone, C. Comparison of smectite- and illite-rich gouge fric- tional properties: application to the updip limit of the seismogenic zone along subduction megathrusts. Earth and Planetary Science Letters. 215, 219-235 (2003).
  18. Moore, D. E., Lockner, D. A. Crystallographic control of the frictional behavior of dry and water-saturated sheet structure minerals. Journal of Geophysical Research. 109, (2004).
  19. Takahashi, M., Mizoguchi, K., Kitamura, K., Masuda, K. Effects of clay con- tent on the frictional strength and fluid transport property of faults. Journal of Geophysical Research. 112, 08206 (2007).
  20. Crawford, B. R., Faulkner, D. R., Rutter, E. H. Strength, porosity, and permeability development during hydrostatic and shear loading of synthetic quartz-clay fault gouge. Journal of Geophysical Research. 113, 03207 (2008).
  21. Giorgetti, C., Carpenter, B. M., Collettini, C. Frictional behavior of talc- calcite mixtures. Journal of Geophysical Research., Solid Earth. 120, (2015).
  22. Ruggeri, R., et al. The role of shale content and pore-water saturation on frictional properties of simulated carbonate faults. Tectonophysics. 807, (2021).
  23. Byerlee, J. Friction of rocks. Pure and Applied Geophysics. 116, 615-626 (1978).
  24. Lockner, D. A., Morrow, C., Moore, D., Hickman, S. Low strength of deep San Andreas fault gouge from SAFOD core. Nature. 472, 82-86 (2011).
  25. Tesei, T., Harbord, C. W. A., De Paola, N., Collettini, C., Viti, C. Friction of min- eralogically controlled serpentinites and implications for fault weakness. JGR Solid Earth. 123, (2018).
  26. Shea, W. T. J., Kronenberg, A. K. Strength and anisotropy of foliated rocks with varied mica contents. Journal of Structural Geology. 15, 1097-1121 (1993).
  27. Marone, C. The effect of loading rate on static friction and the rate of fault healing during the earthquake cycle. Nature. 391, 69-72 (1998).
  28. Collettini, C., et al. BRAVA: a novel Brittle Rock deformAtion Versatile Apparatus. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 66, 114-123 (2014).
  29. Scuderi, M. M., Collettini, C., Viti, C., Tinti, E., Marone, C. Evolution of Shear Fabric in Granular Fault Gouge From Stable Sliding to Stick-Slip and Implications for Fault Slip Mode. Geology. , (2017).
  30. Collettini, C., Tesei, T., Scuderi, M. M., Carpenter, B. M., Viti, C. Beyond Byerlee friction, weak faults and implications for slip behavior. Earth and Planetary Science Letters. 519, 245-263 (2019).
  31. Viti, C., Collettini, C. Growth and deformation mechanisms of talc along a natural fault: a micro/nanostructural investigation. Contributions to Mineralogy and Petrology. 158, 529-542 (2009).
  32. Collettini, C., Niemeijer, A., Viti, C., Smith, S. A. F., Marone, C. J. Fault structure, frictional properties and mixed-mode fault slip behavior. EPSL. 311, 316-327 (2011).
  33. Di Toro, G., et al. Fault lubrication during earthquakes. Nature. 471 (7339), 494-498 (2011).
  34. Dieterich, J. H. Modeling of rock friction 1. Experimental results and constitutive equations. JGR Solid Earth. 84, 2161-2168 (1979).
  35. Sibson, R. Fault rocks and fault mechanisms. Journal of the Geological Society. 133, 191-213 (1977).
  36. Brodsky, E. E., Gilchrist, J. J., Sagy, A., Collettini, C. Faults smooth gradually as a function of slip. Earth and Planetary Science Letters. 302, 185-193 (2011).
  37. Niemeijer, A. R., Marone, C., Elsworth, D. Fabric induced weakness of tectonic faults. Geophysical Research Letters. 37, (2010).
  38. Lu, Z., He, C. Friction of foliated fault gouge with a biotite interlayer at hydrothermal conditions. Tectonophysics. , 72-92 (2018).

Tags

FabricFrictional PropertiesPhyllosilicate-richTectonic FaultsFluid-assisted Reaction SofteningPhyllosilicatesFracturingPermeabilityHydrous FluidsQuartzFeldsparCalciteFoliated MicrostructuresPhyllosilicate Shear ZonesAnisotropyKinematic IndicatorsRock Deformation ApparatusWafersGranular Material

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Collettini, C., Tesei, T., Trippetta, F., Scuderi, M. M., Richardson, E., Marone, C., Pozzi, G., Viti, C. The Role of Fabric in Frictional Properties of Phyllosilicate-Rich Tectonic Faults. J. Vis. Exp. (177), e62821, doi:10.3791/62821 (2021).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image