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        滑動的巖石怎么因摩擦而熔解

        2019-08-01 16:47 來源于:未知
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        史上最牛網導讀: 當地震發生時會造成一組巖層滑過另一組巖層,兩者界面的巖石會因產生的摩擦熔解而形成一層液態的巖石,這個液態巖石層會使得后續巖層的滑動趨于平緩。巖層滑動時造成的1000-1
        當地震發生時會造成一組巖層滑過另一組巖層,兩者界面的巖石會因產生的摩擦熔解而形成一層液態的巖石,這個液態巖石層會使得后續巖層的滑動趨于平緩。巖層滑動時造成的1000-1500界面溫度是高過許多礦物的熔點。

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        然而即便如此,檢驗挖出來的斷層并無證據顯示發生過在高溫所造成的均勻、平衡的熔解。






        就石英巖來說(請見附圖),其溶解過程尤其令人困惑。石英巖所含有少數成份的熔點較其主成份的為低,所以會先溶解后再重新固化,但是這個過程卻也發生在一些熔點是1726的石英巖本身。
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        沙杰德.阿哈馬,白沙瓦大學(巴基斯坦)提供
          為了搞清楚到底發生了甚么事,南韓國立首爾大學的李成根(Sung Keun Lee)教授和國立慶尚大學的韓在熙(Raehee Han )教授以及他們的同僚們,從垂直于對稱軸的方向切開了一個圓錐形的巴西石英巖,并將切下的兩片碟片狀的樣品裝載在一具旋轉的機臺。放在下面的那一片樣品是被固定住的,而上面的那一片在與下方的那一片相接觸的同時,以1.3m/s的圓周速率旋轉。兩片樣品因為摩擦而在周邊處(相對速率最大,摩擦最劇烈)產生了一層0.7 mm厚的熔融層,該處的溫度達1400。當樣品冷卻后學者們查驗了樣品的界面,他們發現樣品邊緣處和挖出來的斷層一樣沒有均勻熔解的證據。向著樣品中心看去,沿路的滑行率比邊緣的低,熔解現象并沒有發生,但是摩擦卻產生了粉狀的碎片。

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                關鍵的線索在這裡:如同吉布斯-湯姆生方程式(Gibbs–Thomson equation)所示,材料的體積越小,其彎曲的表面因為較大的曲率而使得能量大于塊材。這會使得粉末狀顆粒的熔點低于塊材。更有甚者,摩擦遽然開動所造成的溫度突升會產生另一層效應:它會在1400℃觸發β-石英(石英巖的主要結晶相之一)的亞穩熔解。所以當石英巖層間的滑動發生后,其間的摩擦不必達到礦物的熔點就可以產生界面的潤滑層。
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