단층 거지

Fault gouge

단층거우는 매우 작은 곡물 크기를 가진 텍토나이트(구조적 힘/분쇄적 변형에 의해 형성된 암석이다.[1] 단층 거지는 응집력이 없으며 보통 나중에 시멘트가 이루어지지 않는 한 비연결 암석형이다. 단층 거지는 단층 브레시아와 같은 방식으로 형성되며, 후자 또한 클라스트가 더 크다.[2] 또 다른 침습성 단층암인 단층암에 비해 단층골재는 가시적인 단편(단층골재의 경우 30%, 단층골조의 경우 30% 이상)의 볼륨 굴절이 낮다.[3] 단층 거지는 직경 1mm 미만의 입자를 가진 것으로도 분류된다.[4] 따라서, 결점 gouge는 일반적으로 Ilite, Montmorillonite, Saponite, Kaolinit, Vermiculite, Quartz, Clorite, Muscovite, Biotite 및/또는 Feldspars로 구성된 클라이로 구성된다.[5][6]

작은 결함은 오른쪽의 밝은 회색 암석과 왼쪽의 어두운 회색 암석 사이를 갈라놓는다. 단층구게는 백팩 위 사진 중앙에 있는 연어색 암석으로 보인다.몽골 고비 타반하르에서 왔다.

거지가 채워진 결함은 암석 덩어리의 약한 평면일 수 있다. 압축응력이 충분하면 압축 항복이나 결국 암석 파열을 일으킬 수 있다.[7]

기원

단층 거지는 암석의 부서지기 쉬운 변형(단층)의 국부적 영역을 따라 지각 이동에 의해 형성된다. 단층 구역의 양쪽이 서로 움직일 때 발생하는 연삭과 밀링은 느슨한 파편으로 만들어진 재질을 낳는다. 먼저 단층맥이 형성되지만 연삭이 계속되면 바위가 단층부가 된다. 결함 영역에서 더 큰 피복 사건은 매트릭스의 입자 크기를 감소시키는 경향이 있다. 다시 말해서, 더 많은 힘이 더 분쇄되고 더 미세한 물질과 상관관계가 있다. 엽은 전단 방향과 평행하게 단층 gouge 내에서 갑자기 또는 몇 번의 전단 사건 기간 동안 형성될 수 있다.[4]

피복력의 방향과 크기에 따라 광물은 탈크와 같은 광물로 변형될 수 있다. 각각 석영과 탈크와 같은 마찰적으로 강하고 약한 광물은 단층의 특성에 영향을 줄 수 있다.[8]

마찰 특성

단층 내의 마찰은 응력과 단층 광물학적 특성의 조합에 의해 발생한다. 과부 마찰과 관련된 단층의 특성에는 단층을 겪기 전의 광물의 마찰 특성, 초기 단층 발생 후 매트릭스 재료의 특성, 단층에 대한 구조적 응력이 포함된다. 광물의 마찰적 특성에는 개별 입자의 형태와 광물의 결합 강도가 포함된다. 깊이와 온도는 고장 거지의 마찰 계수와 직접 상관관계가 있다. 마찰 계수는 전단 응력을 유효 정상 응력으로 나누어 계산한다. 미네랄에 대한 일부 마찰 계수는 다음과 같다.

광물 마찰 계수
몽모릴로나이트[9] 0.08 - 0.14
쿼츠[9] 0.49 - 0.62
번데기(세르펜타인)[10] 0.7
일라이트[11] 0.6-0.85

추측할 수 있듯이, 물의 도입은 단층 거지의 마찰 특성에 큰 영향을 미친다. 물은 다른 많은 종류의 액체와 함께 대부분 거지의 마찰 값을 감소시킨다.[12][13] 거지의 다공성 또한 매트릭스 내에서 얼마나 많은 액체가 흡수될 수 있는지에 중요한 역할을 한다. 다만 광물탈크의 전수판인 규산마그네슘(MgSiO3410)과 같은 화학물질이 물과 접촉할 경우 조건이 맞고 마찰값이 낮아지면 수분이 될 수 있다. 많은 다른 미네랄들은 물이 시스템에 유입될 때 수성 형태로 전환될 수 있다.[12] 그러나 어떤 경우에는, 물의 도입이 항상 단층 내의 마찰을 줄여주지는 않으며, 대신에 새로운 형태의 광물이 형성되도록 할 수도 있다.

온도

마찰이 발생하기 때문에 더 높은 온도가 생성되고 단층 거즈에 광물학적 변화를 일으킬 수 있다. 이는 결함이 깨끗한 골절인지 넓은 구역인지에 따라 달라진다. 처음 결함이 발생했을 때, 원래의 광물학적 구성 성분과 두 표면 사이의 마찰에 의해 생성된 온도에 따라, 결함 덩어리가 별도의 광물로 형성될 수 있다. 그러나 다른 광물을 생성하기 위해 지열 구배도에 도달하지 않으면, 단층 거지의 광물학적 구성은 변하지 않을 것이다.[14] 이것은 물론 마찰과 온도에 관한 한, 미네랄은 다양한 다른 과정을 통해 끊임없이 변화하고 있다.

단층 Gouge의 분류

Gouge는 보통 특성에 따라 분류되며, 화학적 또는 광물학적 구성과 입자 크기 유형에 따라 분류될 수 있다. 앞에서 언급한 다른 보다 구체적인 속성은 일반적으로 명명 명칭의 일부가 아니다. 단, 모든 고장 gouge는 보통 1mm보다 미세한 입자 크기를 갖는다고 한다. 입자 크기와 광물학적 구성은 모두 암석학 및 페트로그래픽 박체 분석을 사용하여 분석할 수 있다.

입자 크기:

Clast 크기가 63~125µm 사이라면 Clay Gouge: Gouge는 Clay Gouge로 간주된다.[15][16]

Granular Fault Gouge: Granular Fault Gouge는 105 - 149 µm의 입자 크기를 갖는 것으로 설명된다.[17]

화학적 또는 광물학적 구성에 기반한 분류:

글라우코판(파란색)과 클로로사이트(녹색)의 얇은 부분.
메타그라나이트의 무스코바이트. 오른쪽에는 바이오타이트 알갱이가 있다. 크로스 폴라로 사진 찍기.

기술적으로 말해서, 단층 거그는 그 지역의 시골 암석에 따라 거의 모든 광물 또는 광물 세트로 구성될 수 있다. 몇 가지 일반적인 고장 Gouge 구성은 아래에 나열되어 있다.

광물
일라이트
사포나이트
서펜타인
몽모릴로나이트
카올리나이트
헤르미쿨라이트
쿼츠
염소산염
무스코바이트
비오타이트
펠드스파스
코레사이트

기타:

시뮬레이션된 결함 게이지: 시뮬레이션된 결함 거지는 현장에서 실제로 측정되기 보다는 모델링되고 있는 거지를 가리킨다. 또한 고장 시스템의 시뮬레이션을 생성하기 위해 현장의 샘플과 함께 수행될 수 있다.

주목할 만한 결함 게이지

샌안드레아스 단층

San Andreas Fault Gouge: 남서변형 구역과 중심변형 구역의 두 개의 활성 전단 구역으로 구성된다. 둘 다 마그네슘이 풍부한 점토질 기질 중 독불구균과 퇴적암으로 이루어져 있다. 사포나이트, 산호, 석영, 장석 등이 남서변형대를 이루고 있다. 사포나이트, 석영, 석회 등이 중심 변형 구역을 구성한다.[18]

노지마 단층에 의해 생성된 하산 대지진 지도

노지마 결함 구게: 이 단층은 3km 깊이의 화강암에서 psudotachylite와 미세 단층 gouge의 얇은 진동 분열을 생성했다.[18]

참고 항목

참조

  1. ^ "Fault Gouge - an overview ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. Retrieved 2021-09-21.
  2. ^ Twiss, R.J. & Moores, E.M., 2000 (6판): 구조 지질학, W.H. Freeman & co, ISBN 0-7167-2252-6; 페이지 55
  3. ^ Sibson, R. H. (1977). "Fault rocks and fault mechanisms". Journal of the Geological Society of London. 133 (3): 191–213. doi:10.1144/gsjgs.133.3.0191. S2CID 131446805.
  4. ^ a b "Processes in Structural Geology and Tectonics v2". psgt.earth.lsa.umich.edu. Retrieved 2020-03-29.
  5. ^ Wu, Francis T. (1978-07-01). "Mineralogy and physical nature of clay gouge". Pure and Applied Geophysics. 116 (4): 655–689. doi:10.1007/BF00876531. ISSN 1420-9136. S2CID 186238015.
  6. ^ Ikari, Matt J.; Saffer, Demian M.; Marone, Chris (2009). "Frictional and hydrologic properties of clay-rich fault gouge". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 114 (B5). doi:10.1029/2008JB006089. ISSN 2156-2202.
  7. ^ 베르투지, R, 2015: 오스트레일리아 시드니, UNSW, 터널 지원 로딩 메커니즘; 페이지 1
  8. ^ Wang, Chaoyi; Elsworth, Derek; Fang, Yi (2019). "Ensemble Shear Strength, Stability, and Permeability of Mixed Mineralogy Fault Gouge Recovered From 3D Granular Models". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 124 (1): 425–441. doi:10.1029/2018JB016066. ISSN 2169-9356.
  9. ^ a b Logan, John M.; Rauenzahn, Kim Ann (1987-12-15). "Frictional dependence of gouge mixtures of quartz and montmorillonite on velocity, composition and fabric". Tectonophysics. 144 (1): 87–108. doi:10.1016/0040-1951(87)90010-2. ISSN 0040-1951.
  10. ^ Moore, Diane E.; Lockner, David A.; Tanaka, Hidemi; Iwata, Kengo (2004-05-01). "The Coefficient of Friction of Chrysotile Gouge at Seismogenic Depths". International Geology Review. 46 (5): 385–398. doi:10.2747/0020-6814.46.5.385. ISSN 0020-6814. S2CID 129239165.
  11. ^ Tembe, Sheryl; Lockner, David A.; Wong, Teng-Fong (2010). "Effect of clay content and mineralogy on frictional sliding behavior of simulated gouges: Binary and ternary mixtures of quartz, illite, and montmorillonite". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 115 (B3). doi:10.1029/2009JB006383. ISSN 2156-2202.
  12. ^ a b Morrow, C. A.; Moore, D. E.; Lockner, D. A. (2000). "The effect of mineral bond strength and adsorbed water on fault gouge frictional strength". Geophysical Research Letters. 27 (6): 815–818. doi:10.1029/1999GL008401. ISSN 1944-8007.
  13. ^ Summers, R.; Byerlee, J. (1977-05-01). "A note on the effect of fault gouge composition on the stability of frictional sliding". International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. 14 (3): 155–160. doi:10.1016/0148-9062(77)90007-9. ISSN 0148-9062.
  14. ^ Cardwell, R. K.; Chinn, D. S.; Moore, G. F.; Turcotte, D. L. (1978-03-01). "Frictional heating on a fault zone with finite thickness". Geophysical Journal International. 52 (3): 525–530. doi:10.1111/j.1365-246X.1978.tb04247.x. ISSN 0956-540X.
  15. ^ Crawford, B. R.; Faulkner, D. R.; Rutter, E. H. (2008). "Strength, porosity, and permeability development during hydrostatic and shear loading of synthetic quartz-clay fault gouge". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 113 (B3). doi:10.1029/2006JB004634. ISSN 2156-2202.
  16. ^ Vrolijk, Peter; van der Pluijm, Ben A. (1999-08-01). "Clay gouge". Journal of Structural Geology. 21 (8): 1039–1048. doi:10.1016/S0191-8141(99)00103-0. ISSN 0191-8141.
  17. ^ Scuderi, Marco M.; Carpenter, Brett M.; Marone, Chris (2014). "Physicochemical processes of frictional healing: Effects of water on stick-slip stress drop and friction of granular fault gouge". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 119 (5): 4090–4105. doi:10.1002/2013JB010641. ISSN 2169-9356.
  18. ^ a b Lockner, David A.; Morrow, Carolyn; Moore, Diane; Hickman, Stephen (April 2011). "Low strength of deep San Andreas fault gouge from SAFOD core". Nature. 472 (7341): 82–85. doi:10.1038/nature09927. ISSN 1476-4687. PMID 21441903. S2CID 4413916.