اثرات آماده سازی نمونه بر روی علائم ریزساختاری گسلش در گوژ گسل حاوی خاک رس
چکیده
گوژ گسل غنی از خاک رس، در مناطق لغزش اصلی گسل ها، آب فراوانی را در حفره ها و در بین لایه های میانی (لایه بین دو لایه) خاک رس ذخیره میکنند. در طی آماده سازی برش های نازک و تراشه های سنگ برای مشاهدات ریزساختاری، نمونه های گوژ گسل معمولاً در یک تنور و یا در دمای هوای اتاق توسط هوا خشک می شوند. با اینحال در طی فرآیند خشک کردن، بقایای مایع آب بین دانه های گوژ، یک نیروی کشش سطحی (نیروی پل مایع) ایجاد میکند که ساختار دانه به دانه را نوآرایی میکند و احتمالاً منجر به اختلال در فابریک اولیه می گردد. ما برای مطالعه حاضر نمونه های گوژ را از گسل ایتوزاوا واقع در شمال شرقی ژاپن آماده کرده ایم؛ این نمونه گیری با استفاده از روش «خشکاندن انجمادی الکل بوتیل تی» انجام شد که «اختلال در فابریک تحریک شده با خشکاندن» را کاهش میدهد. ما سپس ریزساختار نمونه های خود را با ریزساختار نمونه های آماده شده با روش متعارف «خشک کردن در هوا» مقایسه کردیم. موارد روبرو در نمونه های خشک شده انجمادی حفظ می شود: یک صفحه گسل صاف، نانوذرات تعیین شده بصورت واضح، و شاخص های شاهد ساختاری توسعه یافته (همچون خطوط گسل و صفحات برشی ریدل ). برعکس، نمونه های خشک شده با هوا در حین خشک شدن دچار انقباض (افت حجمی) شدند و این انقباض سبب تغییر دادن شکل هندسه صفحه گسل شد. این نمونه های خشک شده با هوا فقدات نانوذرات بودند و فقط یک فابریک برشی ضعیف را نشان می دادند. ما نتیجه گیری کردیم که مشاهدات ریزساختاری بر روی نمونه های آماده شده با روش خشکاندن انجمادی الکل بوتیل تی در مقایسه با روش متعارف خشکاندن با هوا، میتواند شواهد بیشتری را برای بازیابی اطلاعات گسل حفظ کند، که عبارتند از: جنبش شناسی، پایداری لغزش، و مکانیزم تضعیف پویای یک گسل.
1. مقدمه
نواحی لغزش اصلی گسل ها، گوژ ریز دانه ای را تشکیل میدهند که معمولاً حاوی کانی های رسی فراوانی هستند (بعنوان مثال آتسوکی و همکارانش 2003؛ بالک و همکارانش 2014). تحلیل ریزساختاری گوژ گسل با استفاده از میکروسوپ های الکترونی پویشی (SEM) میتواند فرآیندهای دگرشکلی همراه با رویدادهای لغزش گذشته را محدود سازد (بولیِر و همکارانش 2009). تا دهه 1970 تصور میشد که صخره های گسل ناچسبنده، فابریک های تصادفی را نشان میدهند (بعنوان مثال سیبسون 1977)؛ با اینحال بررسی های میدانی و آزمایشگاهی جدیدتر صفحات برشی ریدل را در این صخره ها شناسایی کرده اند (بعنوان مثال لوگان و همکارانش 1979؛ چستر و همکارانش 1985؛ راتر و همکارانش 1986؛ تاناکا 1992 الف). سوده رخ ها (آینه های گسل) با خطوط گسل و صفحات برشی ریدل حفظ شده در صخره های گشل را میتوان برای تعیین جهت برش (شاهد ساختاری) در حین حرکت گسل مورد استفاده قرار داد (بعنوان مثال لوگان و همکارانش 1979؛ دوبلاس 1998). میزان توسعه این ساختارها در گوژ گسل رابطه نزدیکی با پایداری لغزش گسل دارد، که این با هسته زایی زمین لرزه همراه است (بیلر و همکارانش 1996). علاوه بر جنبش شناسی گسل، شاخص های شاهد ساختاری را هم می توان برای محدود ساختن کشنده های تنش دیرینه و فعالیت تکتونیک حول گسل ها مورد استفاده قرار داد (بعنوان مثال پِتیت 1987؛ کوروویز و همکارانش 1999). مشاهدات میکروسوپ الکترونی پویشی، ریخت شناسی مقیاس نانو و مقیاس میکرو، و همچنین توزیع اندازه دانه های گوژ را نشان داده است، که میتوان از آنها برای محدود ساختن مکانیزم های تضعیف در حین گسلش استفاده کرد (بعنوان مثال ذوب اصطکاکی، فشاردار کردن گرمایی، روغنکاری پودری، و گرافیت زایی گوژ؛ هیرونو و همکارانش 2006؛ هان و همکارانش 2007؛ بولیر و همکارانش 2009؛ هان و همکارانش 2010، 2014؛ کوئو و همکارانش 2014 ب).
Abstract
Clay-rich fault gouge in the principal slip zones of faults stores abundant water within pores and between clay interlayers. During the preparation of thin-sections and rock chips for microstructural observations, fault-gouge samples are commonly air-dried at room temperature or in an oven. However, during the drying process, remnant liquid water between gouge grains produces an inter-particle adhesion force (liquid-bridge force), which rearranges the grain-to-grain structure, likely resulting in a disturbance of the original fabric. For this study, we prepared gouge samples from the Itozawa fault, northeastern Japan, using a t-butyl alcohol freeze-drying method that mitigates drying-induced fabric disturbance. We then compared the microstructure of our samples with those prepared using the conventional air-drying method. The freeze-dried samples preserve a smooth fault plane, clearly defined nanoparticles, and well-developed shear-sense indicators, including slickenlines and Riedel shear planes. In contrast, the air-dried samples underwent shrinkage during drying, which distorted the geometry of the fault plane. These air-dried samples lack nanoparticles and display only a weak shear fabric. We conclude that microstructural observations on samples prepared using the t-butyl alcohol freeze-drying method, compared with conventional air-drying, could preserve more evidence for the retrieval of fault information, including the kinematics, slip stability, and dynamic weakening mechanism of a fault.
1. Introduction
The principal slip zones of faults comprise fine-grained gouge that commonly contains abundant clay minerals (e.g., Otsuki et al., 2003; Bullock et al., 2014). Microstructural analysis of fault gouge using scanning electron microscopes (SEMs) can constrain the deformation processes associated with past slip events (Boullier et al., 2009). Until the 1970s, incohesive fault rocks were assumed to exhibit random fabrics (e.g., Sibson, 1977); however, more recent field and laboratory investigations have recognized Riedel shear planes in such rocks (e.g., Logan et al., 1979; Chester et al., 1985; Rutter et al., 1986; Tanaka, 1992a). Slickensides with slickenlines and Riedel shear planes preserved in fault rocks can be used to determine the sense of shearing during fault motion (e.g., Logan et al., 1979; Doblas, 1998). The degree of development of such structures in fault gouge is closely related to the stability of fault slip, which is associated with earthquake nucleation (Beeler et al., 1996). As well as fault kinematics, shear-sense indicators can be used to constrain paleostress tensors and tectonic activity around faults (e.g., Petit, 1987; Chorowicz et al., 1999). SEM observations have revealed the micro-to nano-scale morphology and size distribution of gouge grains, which can be used to constrain weakening mechanisms during faulting (e.g., frictional melting, thermal pressurization, powder lubrication and graphization of gouge; Hirono et al., 2006; Han et al., 2007; Boullier et al., 2009; Han et al., 2010, 2014; Kuo et al., 2014b).
چکیده
1. مقدمه
2. نیروهای بین دانه ای (بین ذرات) همراه با آب زدایی: زمینه نظری
3. روشها
3.1 جایگزین سازی اتانول
3.2 روش خشکاندن انجمادی الکل بوتیل تی برای مشاهدات میکروسوپ الکترونی پویشی
3.3 اثرات روشهای «خشکاندن انجمادی الکل بوتیل تی و خشک کردن توسط هوا» بر روی نمونه های اسمکتیت خالص
4. گسل ایتوزاوا
5. نتایج و بحث
6. خلاصه و نتیجه گیری ها
منابع
Abstract
1. Introduction
2. Inter-particle forces associated with dehydration: theoretical background
3. Methods
3.1. Ethanol substitution
3.2. t-Butyl alcohol freeze-drying method for SEM observations
3.3. Effects of the air-drying and t-butyl alcohol freeze-drying methods on pure smectite samples
4. Itozawa fault
5. Results and discussion
6. Summary and conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه