石英中的实验微缝合线及天然缝合线结构的模拟
地球物理
2009-11-13 v1
摘要
在存在水性二氧化硅溶液、温度为 350°C 且差异应力为 50 MPa 的条件下，对石英颗粒施加数周应力后，在其受压接触处观察到了实验微缝合线。对成对扫描电子显微镜 (SEM) 图像的立体分析生成了微缝合线表面的数字高程模型。对这些微缝合线的傅里叶分析揭示了自仿射粗糙度（粗糙度指数 H 为 1.2）。结合对溶蚀坑与缝合线峰顶之间紧密相互作用的观测，这些数据阐明了一种可能的缝合线形成机制。缝合线表面的复杂几何形态是由优先位置（快速溶蚀坑）处溶蚀峰的发展与固 - 液 - 固界面的力学性质之间的相互作用所决定的。简单的力学模型表达了可能支配微缝合线发展的关键竞争：(i) 一个与应力相关的过程，建模为激活固体界面非均匀溶蚀速率的弹簧刚度，促进了偏转；(ii) 固体界面的强度，建模为膜刚度，等效于限制偏转并阻碍其发展的表面张力。当同时考虑溶蚀速率非均匀性的影响和岩石的强度性质时，该模型生成的缝合线表面具有从圆锥形到柱状变化的特征几何形态。在模型表面上测得的自仿射粗糙度指数 (H≈1.2) 与小尺度下的天然缝合线及实验微缝合线相当。
引用
@article{arxiv.0801.0542,
title = {Experimental microstylolites in quartz and modelling of natural stylolitic structures},
author = {Jean-Pierre Gratier and Laurent Muquet and Riad Hassani and Francois Renard},
journal= {arXiv preprint arXiv:0801.0542},
year = {2009}
}