ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2016, том 17, № 2, с.5-18. DOI: 10.21455/gr2016.2-1
УДК 552.164; 543.42
Аннотация Литература Полный текст Полный текст (англ.)
МЕХАНОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ШУНГИТА В ЗОНЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПОДВИЖКИ
© 2016 г. Ю.А. Морозов(1), С.С. Букалов(2), Л.А. Лейтес(2)
(1) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
(2) Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, г. Москва, Россия
Тектонические зеркала скольжения, принимаемые в качестве свидетельства сейсмогенной динамической подвижки, аналитически исследованы в образцах карельского шунгита двумя разными методами – методом электронно-зондовой рентгеноскопии и методом спектроскопии комбинационного рассеяния (КР).
Выявлено существенное изменение состава субстрата в пленке зеркала скольжения с выносом легко растворимых и быстро разрушаемых минеральных фаз (кварц, полевые шпаты), а также значительное увеличение концентрации углеродного вещества, которое в ходе подвижки переходит в высокоплотную модификацию стеклоуглерода. Установлено, что реакция перехода углерода из исходного состояния в стеклоуглерод развивалась при температурах 1450–1650 °С; допускается, что эти температуры достигались за счет фрикционного разогрева.
На основе экспериментальных данных по стеклоуглероду отмечается вероятность существенного уменьшения его прочностных свойств в названном температурном диапазоне, в результате чего создаются условия механической неустойчивости в разломе и облегченной подвижки по нему.
Ключевые слова: шунгит, зеркало скольжения, динамическая подвижка, механическая неустойчивость.
Литература
Атлас текстур и структур шунгитоносных пород Онежского синклинория. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. 80 с.
Биске Н.С. Минеральный состав и структурно-текстурные особенности высокоуглеродистых пород Шуньгского месторождения // Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып. 13. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2010. С.80–87.
Биске Н.С. Рамановские спектры углеродного вещества контактово-метаморфизованных пород: на примере шунгитовой залежи Лебещина // Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып. 15. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2012. С.70–76.
Букалов С.С., Михалицын Л.И., Зубавичус Я.В., Лейтес Л.А., Новиков Ю.Н. Исследование строения графитов и других sp2 углеродных материалов методами микро-спектроскопии КР и рентгеновской дифрактометрии // Журн. Рос. хим. о-ва им. Менделеева. 2006. Т. I. C.83–91.
Веттегрень В.И., Мамалимов Р.И., Соболев Г.А., Киреенкова С.М., Морозов Ю.А., Cмульская А.И. ИК-спектроскопическое изучение нанокристаллов кварца, образовавшихся при интенсивном дроблении гетерогенного материала (гранита) // Физика твердого тела. 2011. Т. 53, вып. 12. С.2371–2375.
Горштейн А.Е., Барон Н.Ю., Сыркина М.Л. Адсорбционные свойства шунгитов // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 1979. Т. 22, № 6. С.711–715.
Ковалевский В.В. Структурное состояние шунгитового углерода // Журн. неорг. химии. 1994. Т. 39, № 1. С.31–35.
Ковалевский В.В. Шунгит или высший антраксолит? // ЗРМО. 2009. Ч. СХХХVIII, № 5. С.97–105.
Островский В.С. Искусственный графит. М.: Металлургия, 1986. 272 с.
Чеканова В.Д., Прядкина Р.Е., Безрукова З.Ф. Графиты и их применение в промышленности. М.: Знание, 1974. С.137–198.
Резников В.А., Полеховский Ю.С. Аморфный шунгитовый углерод – естественная среда образования фулеренов // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26, вып. 15. С.94–102.
Садовничий Р.В., Рожкова Н.Н. Минеральные ассоциации высокоуглеродистых шунгитовых пород Максовской залежи (Онежская структура) // Труды Карельского научного центра РАН. 2014. № 1. С.148–157.
Соболев Г.А.,Киреенкова С.М., Морозов Ю.А., Смульская А.И., Веттегрень В.И., Кулик В.Б., Мамалимов Р.И. Исследование нанокристаллов в зоне динамической подвижки // Физика Земли. 2012. № 9/10. С.17–25.
Соболев Г.А., Веттегрень В.И., Ружич В.В., Иванова Л.А., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П. Исследование нанокристаллов в образце зеркала скольжения // Вулканология и сейсмология. 2015. № 3. С.1–12.
Филиппов М.М. Шунгитоносные породы Онежской структуры. Петрозаводск: КарНЦ РАН. 2002. 282 с.
Филиппов М.М. Актуальные проблемы изучения антроксолитов // ЗРМО. 2011. Ч. СХХХХ, № 3. С.109–120.
Холодкевич С.В., Березкин В.И., Давыдов В.Ю. Особенности структуры и температурная стойкость шунгитового углерода к графитации // Физика твердого тела. 1999. Т. 41, вып. 8. С.1412–1415.
Bukalov S.S., Zubavichus Ya.V., Leites L.A., Sorokin A.I., Kotosonov A.S. Structural changes in industrial glassy carbon as a function of heat treatment temperature according to Raman spectroscopy and X-ray diffraction data // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2014. V. 5 (1). P.186–191.
Di Toro G., Goldsby D.L., Tullis T.E. Friction falls towards zero in quarts rock as slip velocity approaches seismic rates // Nature. 2004. V. 427. P.436–439.
Engelder J.T. Microscopic wear grooves on slickensides: Indicators of paleoseismicity // J. Geophys. Res. 1974. V. 79. P.4387–4392.
Fondriest M., Smith S., Candela T., Nielsen S.B., Mair K. & Di Toro G. Mirror-like faults and power dissipation during earthquakes // Geology. 2013. V. 41. P.1175–1178.
Jacobs J., Evans J.P., Kolesar P.T. Energentics of Chemical Alteration In Fault Zones and its Relationship to the Seismic Cycle // Earthquakes: Radiated Energy and the Physics of Faulting Geophysical Monograph Series. 2006. V. 170. P.181–191.
Power W.L., Tullis T.E. The relationship between slickenside surfaces in fine-grained quartz and the seismic cycle // J. Struct. Geol. 1989. V. 11. P.879–893.
Richard J., Gratier J-P., Doan M-L., Boulier A-M., Renard F. Rock and mineral transformations in a fault zone leading to permanent creep: Interactions between brittle and viscous mechanisms in the San Andreas Fault // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2014. V. 119. P.8132–8153. doi: 10.1002/ 2014JB011489.
Siman-Tov S., Aharonov A., Sagy A., Emmanuel S. Nanograins form carbonate fault mirrors // Geology. 2013. V. 41, N 6. P.703–706.