Микротрещины в базальте и тоналите при трении

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

При помощи люминесценции проведены исследования скорости роста и размеров микротрещин, образующихся в поверхностном слое базальта и тоналита (гранодиорита) при трении. Найдено, что при разрушении кристаллических решеток лабрадора и кварца, входящих в состав этих пород, возникают сигналы триболюминесценции. Каждый сигнал соответствует «зародышевой» микротрещине, поверхность которой содержит электронно-возбужденные свободные радикалы ≡ Si-O- ионы Fe3+ и ловушки электронов. Средняя скорость роста «зародышевых» микротрещин в базальте варьирует от ≈ 0.6 до ≈ 1 км/c, а в тоналите – от ≈ 0.7 до ≈ 1.3 км/c. Размеры «зародышевых» микротрещин в базальте заключены в пределах от ≈ 3 до ≈ 5.5 мкм, а в тоналите – от ≈3.5 до ≈6.5 мкм.

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время установлено, что процесс разрушения металлов, полимеров и неорганических кристаллов начинается с рождения, роста и объединения мельчайших трещин с размерами от ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  100 нм до нескольких мкм [Регель и др., 1974; Журков и др., 1981; Черемской и др., 1990; Петров и др., 1993; Бетехтин, Кадомцев, 2005]. Процесс образования и накопления трещин в горных породах был исследован методами акустической эмиссии [Куксенко и др., 1983; Lockner et al., 1992; Lockner, 1993; Соболев, Пономарев, 1999; 2003; Lei, Ma, 2014; и др.]. Эти методы позволяют получить информацию о трещинах, размеры которых сравнимы с длиной упругих волн, и поэтому нечувствительны к трещинам, размеры которых меньше 30 мкм [Веттегрень и др., 2012а; 2016]. По этой причине процесс образования и роста таких микротрещин в горных породах до последнего времени оставался слабо изученным. Перспективным для решения этой проблемы может быть метод регистрации и анализа сигналов люминесценции, возникающей при трении горных пород.

Явление триболюминесценции кристаллических веществ известно c 1600 г., когда Cascariolo V. наблюдал свечение при измельчении барита [Beckman, 1846]. С развитием экспериментальной техники и физических методов исследований началось изучение спектров свечения и кинетики люминесценции [Longchambon, 1925; Абрамова и др., 1998; 1999; Беляев и др., 1962; Веттегрень и др., 2009; Молоцкий, 1983; Chudá č MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFneaaaa@397E@ ek, 1967; Chapman, Walton, 1993; Chandra, Zink, 1980; Hardy, Zink, 1976; Kawaguchi Y., 1995; 1998а; б; Langford et al., 1989; Toyoda et al., 2000; Sweeting, Guido, 1985; Zakrevskii, Shuldiner, 1995]. Было обнаружено, что свечение носит характер внезапных вспышек, возникает на стадии хрупкого разрушения кристаллов при образовании микротрещин и наблюдается у многих минералов, хотя механизм явления остается недостаточно изученным [Мартышев, 1965; Пархоменко, 1968; Пархоменко, Мартышев, 1975; Sage, Bourhill, 2011].

Как показали исследования последних лет [Веттегрень и др., 2011; 2012а; б; 2016; 2017а; б; в; 2018], метод люминесценции позволяет наблюдать образование и рост микротрещин с размерами от одного до нескольких мкм. Цель данной работы – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  исследование скорости роста и определение размеров микротрещин, образующихся при трении базальта и тоналита.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Образец порфировидного, равномерно и мелко-среднезернистого базальта отобран из скважины, пробуренной в области Латур (Махараштра, Индия), с глубины 209 м. Основная масса породы (50 – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 60%) образована плагиоклазом основного состава (лабрадор), который представлен мелкими призмочками, иногда таблитчатыми зернами, с характерным размером несколько мкм, беспорядочно расположенными в породе. Между кристаллами плагиоклаза находятся мелкие изометричные скопления агрегатов авгита (до 30% породы). Размеры зерен авгита – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  несколько мкм. Рудный минерал составляет 10% породы и рассеян по всей поверхности шлифа. Бурое вулканическое стекло составляет до 10% породы. Структура основной массы – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  долеритовая.

Второй образец исследованной породы представлен лейкократовым тоналитом, слабо-гнейсовидным, средне-кристаллическим, извлеченным с глубины 614 м. Кристаллы плагиоклаза имеют размер около 600 мкм, имеются полисинтетические двойники. Зерна кварца размером от 100 до 800 мкм и более часто наблюдаются в виде реликтов в плагиоклазе и калиевом полевом шпате. Состав породы: плагиоклаз ряда андезин – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ лабрадор – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  (45 – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 50)%; кварц – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  (15 – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 20)% в виде ориентированных зерен; калиевый полевой шпат (ортоклаз) – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  (12 – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 15)%; хлоритизированный амфибол и биотит (1 – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 2)%; акцессорные примеси (апатит, сфен, циркон; титанит) ≈1%. MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUcaaIXaGaaiyjaiaac6ca aaa@41A8@  

Фотографии шлифов представлены на рис. 1 и рис. 2.

 

Рис. 1. Фотография шлифа базальта. Увеличение 10. Призмы плагиоклаза (1) и авгита (2) хаотически расположены в породе.

 

Рис. 2. Фотография шлифа тоналита. Увеличение 5. Кристалл плагиоклаза в центре (1) на контакте с калиевым полевым шпатом (3) в окружении ксеноморфных зерен кварца (2) и чешуек биотита (4).

 

Для исследования механизма и динамики трения из обеих пород были изготовлены диски и стержни. Диски имели толщину 18 мм, с отверстием в центре для посадки на ось электромотора. Диаметр диска из базальта составлял 42 мм, а из тоналита – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  41 мм. Стержни имели длину 45 мм и диаметр 9.5 мм, концы стержней затачивались на точильном круге до диаметра ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  2 мм. Диски закрепляли на оси электромотора, включали его и затем к образующей поверхности диска прижимали стержень из той же породы. Линейная скорость движения образующей поверхности диска из базальта V d ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacaWGwbWdamaaBaaaleaapeGaamiz aaWdaeqaaOWdbiabgIKi7caa@41CA@  6.5 м/c, а из тоналита – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@   ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  6.3 м/c. В момент касания стержня к диску возникала триболюминесценция (рис. 3). Спектр триболюминесценции регистрировали оптоволоконным спектрометром AvaSpec-ULSi2048 L-USB2 OE.

Ранее выполненные исследования показали, что излучение при трении лежит в видимой области спектра [Веттегрень и др., 2011; 2012а; б; 2016; 2017а; б; в; 2018]. Для регистрации временной изменчивости интенсивности триболюминесценции излучение через кварцевый световод подавалось на поверхность фотоэлектронного умножителя ФЭУ 136, который обладает наибольшей чувствительностью в этой области спектра [Аксененко, Бараночников, 1987]. С выхода ФЭУ сигнал подавался на вход аналогово-цифрового преобразователя АЦП-3112, позволяющего оцифровывать сигнал с разрешением 2 нс. Сигнал с выхода АЦП записывался в память персонального компьютера для дальнейшей обработки и хранения.

 

Рис. 3. Фотография триболюминесценции при трении тоналита – свечение с красноватой каймой в месте контакта стержня (1) и вращающегося диска (2).

 

Чтобы оценить скорость роста микротрещин, нам потребуется определить скорость поперечных упругих волн. Ее измеряли при помощи генератора-приемника ультразвуковых сигналов «Olympus 5072 PR» и пар датчиков P- и S-волн «Panametrics» с собственной частотой 1 МГц, один из которых использовался как излучатель, а второй являлся приемником колебаний. Датчик-источник преобразует импульсный электрический сигнал с выхода генератора в ультразвуковой сигнал, а сигнал с датчика-приемника подается на вход усилителя и далее регистрируется цифровым осциллографом. Датчики располагались на торцах кернов, из которых впоследствии были изготовлены диски. Измерения показали, что скорость поперечной упругой волны для образца базальта составляла 3.3 км/с, а для тоналита 3.9 км/с.

Прежде чем перейти к изложению полученных результатов, нужно отметить, что, если давление стержня на вращающийся диск превышало некоторое критическое значение, определяемое опытным путем для каждой породы, число сигналов люминесценции резко возрастало. В этом случае они налагались друг на друга, что не позволяло исследовать каждый сигнал в отдельности. Опытным путем было найдено, что пригодные для анализа сигналы триболюминесценции наблюдаются, когда давление стержня на диск не превышает 1 МПа. Описанные ниже результаты получены при давлении ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  1 МПа.

ПРИРОДА СИГНАЛОВ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

Спектры триболюминесценции, возникающей при трении базальта и тоналита, показаны на рис. 4. Они состоят из нескольких, наложенных друг на друга полос, которые имеют гауссову форму. Это позволяет разложить наблюдаемый спектр на сумму полос и определить энергию их максимумов [Turro et al., 2010].

 

Рис. 4. Спектры излучения при трении базальта (а) и тоналита (б). Пунктир – наблюдаемый спектр, сплошные линии – результат разложения на составные полосы.

 

Максимум 1.6 эВ появляется при релаксации электронного возбуждения в ионах Fe 3+ , MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacaqGgbGaaeyza8aadaahaaWcbeqa a8qacaaIZaGaey4kaScaaOWdaiaacYcaaaa@4246@  замещающих ионы Si 4+ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacaqGtbGaaeyAa8aadaahaaWcbeqa a8qacaaI0aGaey4kaScaaaaa@418F@  в кристаллических ячейках лабрадора [Götze, 2012]. Максимум 2 эВ возникает при релаксации электронного возбуждения радикалов ≡Si− O − , MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHHjIUcaqGtbGaaeyAaiabgkHi Tiaab+eapaWaaWbaaSqabeaapeGaeyOeI0caaOGaaiilaaaa@451E@  образующихся при разрывах Si – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ O – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ Si связей в лабрадоре [Götze, 2012]. Максимум 1.38 эВ соответствует излучению при переходе электронов из зоны проводимости лабрадора в ловушки электронов. Как устроены ловушки в лабрадоре, неизвестно. Ими могут являться, например, свободные радикалы – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@   O− Si 2+ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacaqGpbGaeyOeI0Iaae4uaiaabMga paWaaWbaaSqabeaapeGaaGOmaiabgUcaRaaaaaa@434C@  или ионы Fe 3+ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacaqGgbGaaeyza8aadaahaaWcbeqa a8qacaaIZaGaey4kaScaaaaa@417D@  [Huntley et al., 1985; 2007; Trautmann et al., 1999; Baril et al., 2003].

Таким образом, интенсивность сигналов люминесценции при трении базальта и тоналита представляет собой сумму интенсивностей полос, соответствующих возбужденным свободным радикалам ≡Si− O − , MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHHjIUcaqGtbGaaeyAaiabgkHi Tiaab+eapaWaaWbaaSqabeaapeGaeyOeI0caaOGaaiilaaaa@451E@  ионам Fe 3+ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacaqGgbGaaeyza8aadaahaaWcbeqa a8qacaaIZaGaey4kaScaaaaa@417D@  и ловушкам электронов. Эти радикалы, ионы и ловушки образуются при разрушении кристаллических решеток лабрадора.

Поскольку все указанные радикалы, ионы и ловушки располагаются в поверхностном слое микротрещин [Веттегрень и др., 2011; 2012a; б; 2016; 2017a; 2017б; 2018в; 2018], то интенсивность сигнала триболюминесценции пропорциональна площади их поверхности.

СКОРОСТЬ ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗМЕРЫ МИКРОТРЕЩИН

Фрагменты временных зависимостей интенсивности сигналов люминесценции при трении базальта и тоналита показаны на рис. 5. Они состоят из сотен сигналов длительностью ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  (44 – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@ 46) нс (рис. 6). Каждый из них содержит от 4 до 5 наложенных друг на друга максимумов. Это означает, что при трении образуются группы из 4 или 5 микротрещин. Причина появления таких групп микротрещин неясна. Но в настоящее время известно, что при пересечении плоскостей скольжения дислокаций или их выходе на границу кристаллов создаются барьеры, препятствующие их движению. Микротрещины возникают при прорыве таких барьеров [Stroh, 1957; Cottrel, 1964]. Можно предположить, что появление таких групп микротрещин связано с тем, что в кристаллах минералов в базальте и тоналите существует 4 или 5 плоскостей скольжения, при пересечении которых образуются барьеры, прорыв которых ведет к появлению зародышевых микротрещин.

 

Рис. 5. Фрагменты временных зависимостей интенсивности триболюминесценции при трении базальта (а) и тоналита (б).

 

Таблица 1. Скорости роста максимумов люминесценции – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzafaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@3983@  dI/dt и микротрещин – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzafaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@3983@  dL/dt в базальте и тоналите

Порода

 

(dI/dt)min

 

<(dI/dt)>

 

(dI/dt)mах

 

(dL/dt)min

 

<dL/dt>

 

(dL/dt)mах

 

мкВ/нс

 

км/с

 

Базальт

 

12.5

 

21

 

42.5

 

0.6

 

0.8

 

1.1

 

Тоналит

 

2.5

 

4.7

 

7.5

 

0.7

 

1

 

1.3

 

 

Рис. 6. «Одиночный» сигнал люминесценции при трении тоналита.

 

Рассмотрим более подробно временную зависимость интенсивности первого максимума. Она обусловлена временной зависимостью двух противоположных процессов. Первый – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  рост интенсивности триболюминесценции при увеличении площади поверхности микротрещины. Второй – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  затухание интенсивности, которое связано с остановкой роста микротрещины. Оно вызвано конечным временем «жизни» свободных радикалов и ионов в электронно-возбужденном состоянии и заполнением ловушек. Когда скорость роста интенсивности максимальна, вкладом последних двух процессов можно пренебречь [Антонов-Романовский, 1966]. Тогда, дифференцируя начальный участок первого максимума, можно найти максимальную скорость его роста – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@   dI/ dt , MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaWaaSGbaeaaqaaaaaaaaaWdbiaadsgacaWGjbaapaqa a8qacaWGKbGaamiDaaaapaGaaiilaaaa@426E@  где I – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  интенсивность триболюминесценции, которая пропорциональна скорости роста площади поверхностного слоя микротрещины, а t – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  время.

На рис. 7 показаны распределения dI/ dt , MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaWaaSGbaeaaqaaaaaaaaaWdbiaadsgacaWGjbaapaqa a8qacaWGKbGaamiDaaaapaGaaiilaaaa@426E@  а в табл. 1 – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  минимальное – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@   ( dI/ dt ) min , MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaGaaiikamaalyaabaaeaaaaaaaaa8qacaWGKbGaamys aaWdaeaapeGaamizaiaadshaaaWdaiaacMcadaWgaaWcbaWdbiaab2 gacaqGPbGaaeOBaaWdaeqaaOGaaiilaaaa@46E9@  среднее – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@   <( dI/ dt )​> MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpaWJaiigGcIcadGGyaUGbaeacIbieaaaa aaaaa8qacGGyaoizaiacIb4GjbaapaqaiigGpeGaiigGdsgacGGyao iDaaaapaGaiigGcMcacaaMb8Uae8Npa4daaa@4EE4@  и максимальное – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@   ( dI/ dt ) max MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaGaaiikamaalyaabaaeaaaaaaaaa8qacaWGKbGaamys aaWdaeaapeGaamizaiaadshaaaWdaiaacMcadaWgaaWcbaWdbiaab2 gacaqGHbGaaeiEaaWdaeqaaaaa@4631@  значения скорости. Видно, что скорость роста интенсивности, а значит, и скорость роста площади микротрещин, в обеих породах изменяется примерно в три раза.

Оценим скорость роста линейного размера микротрещин – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@   dI/ dt . MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaWaaSGbaeaaqaaaaaaaaaWdbiaadsgacaWGjbaapaqa a8qacaWGKbGaamiDaaaapaGaaiOlaaaa@4270@  Ее можно вычислить как

       dL/ dt =Q dI/ dt , MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qadaWcgaqaaiaadsgacaWGmbaabaGa amizaiaadshaaaGaeyypa0Jaamyua8aadaGcaaqaamaalyaabaGaam izaiaadMeaaeaacaWGKbGaamiDaaaaaSqabaGccaGGSaaaaa@4803@         (1)

где Q – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  коэффициент пропорциональности.

 

Таблица 2. Размеры микротрещин L в базальте и тоналите

Порода

 

Lmin

 

<L>

 

Lmax

 

мкм

 

Базальт

 

3

 

4

 

5.5

 

Тоналит

 

3.5

 

5

 

6.5

 

 

Согласно [Регель и др., 1974] значение предельной скорости роста ( dL/ dt ) lim MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaGaaiikamaalyaabaaeaaaaaaaaa8qacaWGKbqcL9va caWGmbaak8aabaWdbiaadsgacaWG0baaa8aacaGGPaWaaSbaaSqaa8 qacaqGSbGaaeyAaiaab2gaa8aabeaaaaa@4708@  микротрещин в твердых телах, полученное опытным путем, составляет ≈1/3 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUdaWcgaqaaiaaigdaaeaa caaIZaaaaaaa@4120@  скорости поперечной упругой волны. Предположим, что это соотношение справедливо и для лабрадора. Тогда полученные значения dI/ dt MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaWaaSGbaeaaqaaaaaaaaaWdbiaadsgacaWGjbaapaqa a8qacaWGKbGaamiDaaaaaaa@41AF@  можно использовать для грубой оценки скорости роста dL/ dt MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaWaaSGbaeaaqaaaaaaaaaWdbiaadsgacaWGmbaapaqa a8qacaWGKbGaamiDaaaaaaa@41B2@  трещин в базальте и тоналите. Полученные предельные значения скорости роста сигналов триболюминесценции ( dI/ dt ) max MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaGaaiikamaalyaabaaeaaaaaaaaa8qacaWGKbGaamys aaWdaeaapeGaamizaiaadshaaaWdaiaacMcadaWgaaWcbaWdbiaab2 gacaqGHbGaaeiEaaWdaeqaaaaa@4631@  составляют для базальта 42.5 мкВ/нс и для тоналита 7.5 мкВ/нс (рис. 7).

 

Рис. 7. Распределения скоростей dI/dt роста интенсивности максимумов триболюминесценции при трении базальта (а) и тоналита (б).

 

Тогда для базальта имеем следующее уравнение:

1100 нм/нс = Qб (42.5 мкВ/нс)1/2.

Откуда получаем Qб = 169 нм/(мкВ · нс)1/2.

Аналогично для тоналита

1300 нм/нс = Qт (7.5 мкВ/нс)1/2.

И, значит, Qт = 475 нм/(мкВ · нс)1/2.

Знание Qб и Qт позволяет оценить согласно рис. 7 по формуле (1) значения скорости роста микротрещин в базальте и тоналите. В табл. 1 приведены оценочные значения минимальной ( dL/ dt ) min , MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaGaaiikamaalyaabaaeaaaaaaaaa8qacaWGKbGaamit aaWdaeaapeGaamizaiaadshaaaWdaiaacMcadaWgaaWcbaWdbiaab2 gacaqGPbGaaeOBaaWdaeqaaOGaaiilaaaa@46EC@  средней <( dL/ dt )​> MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpaWJaiigGcIcadGGyaUGbaeacIbieaaaa aaaaa8qacGGyaoizaiacIb4GmbaapaqaiigGpeGaiigGdsgacGGyao iDaaaapaGaiigGcMcacaaMb8Uae8Npa4daaa@4EE7@  и максимальной ( dL/ dt ) max MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaGaaiikamaalyaabaaeaaaaaaaaa8qacaWGKbGaamit aaWdaeaapeGaamizaiaadshaaaWdaiaacMcadaWgaaWcbaWdbiaab2 gacaqGHbGaaeiEaaWdaeqaaaaa@4634@  скорости роста трещин в исследованных породах. Видно, что скорость роста трещин в обеих породах изменяется примерно в 1.8 раза.

Чем же вызвана вариация скорости роста микротрещин? Как уже упоминалось, микротрещины создаются при прорыве барьеров, препятствующих движению дислокаций [Stroh, 1957; Cottrel, 1964]. Скорость роста трещин определяется скоростью перехода дислокаций в микротрещину после прорыва барьера. Чем больше число дислокаций в скоплении, тем больше величина локальных напряжений и скорость роста микротрещины. По-видимому, вариация скоростей роста микротрещин отражает вариацию величины барьеров в исследованных породах.

Оценим время роста микротрещин – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  tc. С этой целью проведем касательную к интенсивности, как показано на рис. 6. Продолжим ее до пересечений с осью времени и вертикальной прямой, проведенной через точку с максимальной интенсивностью Im. Тогда отрезок tc на оси времени будет приблизительно равен времени роста интенсивности сигнала люминесценции. Характерное время tc для базальта и тоналита оказалось приблизительно одинаковым и составило ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  5 нс. Размеры микротрещин можно вычислить как L=( dL/ dt ) ·  t c . MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacaWGmbGaeyypa0ZdaiaacIcadaWc gaqaa8qacaWGKbGaamitaaWdaeaapeGaamizaiaadshaaaWdaiaacM cacaaMe8+dbiaacElacaaMe8UaamiDa8aadaWgaaWcbaWdbiaadoga a8aabeaak8qacaGGUaaaaa@4C7C@  Найденные таким способом размеры самых мелких – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@   L min , MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacaWGmbWdamaaBaaaleaapeGaaeyB aiaabMgacaqGUbaapaqabaGcpeGaaeilaaaa@42A2@  средних – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@   <L ​> MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaacdaGae8hpaWJaamitaiaaykW7caaMb8Uae8Npa4da aa@43B0@  и самых крупных – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@   L max MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacaWGmbWdamaaBaaaleaapeGaaeyB aiaabggacaqG4baapaqabaaaaa@41DB@  трещин приведены в табл. 2. Из нее следует, что размеры микротрещин в базальте заключены в пределах от ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  3.5 до 5 мкм, а в тоналите – MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFtacaaa@39A3@  от 3.5 до 6.5 мкм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При трении в поверхностном слое базальта и тоналита образуются микротрещины с линейными размерами от ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  3 до ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  7 мкм. Скорость их роста изменяется от ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  0.6 до ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  1 км/с в базальте и от ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  0.7 до ≈ MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B 1jxALjhiov2DaebbnrfifHhDYfgasaacHOaM0xg9vrFfpeea0xh9v8 qiW7rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpe pae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGacaGaamaabeqaaq aabaqbaaGcbaaeaaaaaaaaa8qacqGHijYUaaa@3F92@  1.3 км/с в тоналите.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы благодарят М.А. Матвеева за петрографическое описание шлифов, М.А. Краснову и Д.Е. Белобородова за измерение скоростей ультразвуковых волн в образцах. З.-Ю.Я. Майбук и А.Ан. Хромов подготовили диски и стержни пород для экспериментов.

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

Данное исследование начиналось в 2018 г. при поддержке грантом РНФ-DST (Индия) № MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFwecaaa@39A7@  16-47-02003 и Российского фонда фундаментальных исследований (грант № MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaqefeKCPfgBaG qbaKqzGfaeaaaaaaaaa8qacaWFwecaaa@39A7@  16-05-00137) и завершилось в рамках государственных заданий (получение и анализ спектров, описание и интерпретация данных, технические измерения).

×

Об авторах

В. И. Веттегрень

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: avp@ifz.ru
Россия, Москва; Санкт-Петербург

А. В. Пономарев

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: avp@ifz.ru
Россия, Москва

Р. И. Мамалимов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: avp@ifz.ru
Россия, Москва; Санкт-Петербург

И. П. Щербаков

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: avp@ifz.ru
Россия, Москва

К. Арора

Национальный геофизический исследовательский институт

Email: avp@ifz.ru
Индия, Хайдарабад

Д. Шринагеш

Национальный геофизический исследовательский институт

Email: avp@ifz.ru
Индия, Хайдарабад

Р. К. Чадда

Национальный геофизический исследовательский институт

Email: avp@ifz.ru
Индия, Хайдарабад

Список литературы

  1. Абрамова К.Б., Русаков А.И., Семенов А.А., Щербаков И.П. Люминесценция металлов, возбуждаемая при быстром неразрушающем нагружении // Физика твердого тела. 1998. Т. 40. № 6. С. 957-965.
  2. Абрамова К.Б., Веттегрень В.И., Щербаков И.П., Рахимов С.Ш., Светлов В.Н. Механолюминесценция и субмикрорельеф поверхности меди // Журнал технической физики. 1999. Т. 69. Вып. 12. С. 102-104.
  3. Аксененко М.Д., Бараночников М.Л. Приемники оптического излучения. Справочник. М.: Радио и связь. 1987. 245 с.
  4. Антонов Романовский В.В. Кинетика фотолюминесценции кристаллофосфоров. М.: Наука. 1966. 324 с.
  5. Беляев Л.М., Набатов В.В., Мартышев Ю.Н. О времени свечения в процессах трибо- и кристаллолюминесценции // Кристаллография. 1962. Т. 4. Вып. 7. С. 576-580.
  6. Бетехтин В.И., Кадомцев А.Г. Эволюция микроскопических трещин и пор в нагруженных твердых телах // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. Вып. 5. С. 801- 807.
  7. Веттегрень В.И., Савицкий А.В., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Триболюминесценция полимеров и композитов // Вопросы материаловедения. 2009. Т. 57. № 1. С. 141-145.
  8. Веттегрень В.И., Куксенко В.С., Щербаков И.П. Кинетика эмиссии света, звука и радиоволн из монокристалла кварца после удара по его поверхности // Журнал технической физики. 2011. Т. 81. Вып. 4. С. 148-151.
  9. Веттегрень В.И., Куксенко В.С., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П. Динамика фрактолюминесценции, электромагнитной и акустической эмиссии при ударе по поверхности гранита // Физика Земли. 2012а. № 5. С. 58-63.
  10. Веттегрень В.И., Куксенко В.С., Щербаков И.П. Динамика микротрещин и временные зависимости деформации поверхности гетерогенного тела (гранита) при ударе // Физика твердого тела. 2012б. Т. 54. Вып. 7. С. 1342-1346.
  11. Веттегрень В.И., Куксенко В.С., Щербаков И.П. Механизм и динамика разрушения горных пород под влиянием механического удара и электрического разряда // Физика Земли. 2016. № 5. С. 134-149.
  12. Веттегрень В.И., Соболев Г.А., Пономарев А.В., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Наносекундная динамика разрушения поверхностного слоя гетерогенного нанокристаллического тела (песчаника) при трении // Физика твердого тела. 2017а. Т. 59. С. 931-934.
  13. Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Влияние структуры гетерогенного нанокристаллического тела (песчаника) на динамику накопления микротрещин при трении // Физика твердого тела. 2017б. Т. 59. С. 1557-1560.
  14. ВеттегреньВ.И., Пономарев А.В., Щербаков И.П., Мамалимов Р.И. Динамика разрушения гетерогенного тела (кварцевый диорита) при трении // Физика твердого тела. 2017в. Т. 59. С. 2263-2265.
  15. Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Arora K., Raza Haris, Мамалимов Р.И., Щербаков И.П., Фокин И.В. Наносекундная динамика разрушения гетерогенных природных тел при трении // Физика твердого тела. 2018. Т. 60. С. 2266-2264.
  16. Журков С.Н., Куксенко В.С., Петров В.А. Физические основы прогнозирования механического разрушения // Докл. АН СССР. 1981. Т. 259. № 6. С. 1350-1353
  17. Молоцкий М.И. Электронные возбуждения при разрушении кристаллов // Изв. Сиб. отделения АН СССР. 1983. № 12. С. 30-40.
  18. Куксенко В.С., Станчиц С.А., Томилин Н.Г. Оценка размеров растущих трещин в области разгрузки по параметрам акустических сигналов // Механика композитных материалов. 1983. № 3. С. 23-28.
  19. Мартышев Ю.Н. Исследование свечения и электризации при деформировании // Кристаллография. 1965. Т. 10. № 2. С. 224-230.
  20. Пархоменко Э.И. Явления электризации в горных породах. М.: Наука. 1968. 256 с.
  21. Пархоменко Э.И., Мартышев Ю.Н. Явления электризации и свечения минералов в процессе деформации и разрушения. Физика очага землетрясений. М.: Наука. 1975. С. 151-159.
  22. Петров В.А., Башкарев А.Я., Веттегрень В.И. Физические основы прогнозирования долговечности конструкционных материалов. СПб.: Политехника. 1993. 475 с.
  23. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука. 1974. 560 с.
  24. Соболев Г.А., Пономарев А.В. Акустическая эмиссия и стадии подготовки разрушения влабораторном эксперименте // Вулканология и сейсмология. 1999. № 4-5. C. 50-62.
  25. Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука. 2003. 270 с.
  26. Черемской П.Г., Слезов В.В., Бетехтин В.И. Поры в твердом теле. М.: Энергоатомиздат. 1990. 376 с.
  27. Baril M.R, Huntley D.J. Infrared stimulated luminescence and phosphorescence spectra of irradiated feldspars // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15. P. 8029-8048.
  28. Beckman J. A History of Inventions, Discoveries, and Origins / Translated by William Johnston. Fourth Edition, Revised by W. Francis and J.W. Griffith. V. 1. L. 1846. 518 p.
  29. Chapman G.N. Walton A.J. Triboluminescence of glasses and quartz // J. Appl. Phys. 1983. V. 54. № 10. P. 5961-5968.
  30. Chandra B.P., Zink J.I. Turboluminescence and dynamics of crystal fracture // Phys. Rev. B: Solid State. 1980. V. 21. P. 816-826.
  31. Chudáček. The kinetics of the triboluminescence of zinc sulphide // J. Czechoslovak J. Phys. B, Jan. 1967. V. 17. Is. 1. P. 34-42.
  32. Cottrell A.H. Theory of Crystal Dislocations. NY.: Gordon and Breach. 1964. 91 p.
  33. Götze J. Application of cathodoluminescence microscopy and spectroscopy in geosciences // Microsc. Microanal. 2012. V. 18. P. 1270-1284.
  34. Hardy G.E., Zink J.I. Triboluminescence and pressure dependence of the photoluminescence of tetrahedral manganese complexes // Inorg. Chem. 1976. V. 15. P. 3061-3065.
  35. Huntley D.J., Godfrey-Smith D.I., Thewalt M.L.W. Optical dating of sediments // Nature. 1985. V. 313. P. 105-107.
  36. Huntley D.J., Baril M.R., Haidar S. Tunneling in plagioclase feldspars // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. № 3. P. 900-906.
  37. Kawaguchi Y. Time-resolved fractoluminescence spectra of silica glass in a vacuum and nitrogen atmosphere // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. № 13. P. 9224-9228.
  38. Kawaguchi Y. Fractoluminescence Spectra in Crystalline Quartz // Jpn. J. Appl. Phys. 1998a. V. 37. P. 1892-1896.
  39. Kawaguchi Y. Charged Particle Emission and Luminescence upon Bending Fracture of Granite Jpn // J. Appl. Phys. 1998б. V. 37. P. 3495-3499
  40. Krbetschek M.R., Rieser U. Luminescence spectra of alkali feldspars and plagioclases // Radiation Measurements. 1995. V. 24. P. 473-477.
  41. Langford C., Zhenyi Ma, Dickinson J.T. Photon emission as a probe of chaotic processes accompanying fracture // J. Mater. Res. 1989. V. 4. P. 1272-1279.
  42. Longchambon H. Recherches experimentales sur les phenomenes de triboluminescence et de cristalloluminescence // Bull. Soc. Fr. Miner. 1925. V. 48. P. 130-211.
  43. Sage I., Bourhill G. Triboluminescent materials for structural damage monitoring // J. Materials Chem. 2001. V. 11. № 2. P. 231-245. doi: 10.1039/b007029 g.
  44. Shaocheng Ji., Mainprice D. Natural deformation fabrics of plagioclase: implications for slip systems and seismic anisotropy // Tectonophysics. 1988. V. 147. P. 145-163.
  45. Stroh А.N. Theory of fracture of metals // Proc. Roy. Soc. 1957. V. 6. № 24. P. 418-465.
  46. Toyoda S., Rink W.J., Schwarcz H.P., Rees-Jones J. Crushing effects on TL and OSL on quartz: relevance to fault dating // Radiation Measurements. 2000. V. 32. P. 667-672.
  47. Sweeting L.M., Guido J.L. An improved method for determining. Triboluminescence spectra // J. Lumin. 1985. V. 33. P. 167-173.
  48. Turro N.J., Ramamwrte V., Scaiano J.C. Modern Molecular Photochemistry. Columbia University: University Sci. Press. 2010. 1110 p.
  49. Zakrevskii V.A., Shuldiner A.V. Electron emission and luminescence owing to plastic deformation of ionic crystals // Philosophical Magazine B. 1995. V. 71. № 2. P. 127-138.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фотография шлифа базальта. Увеличение 10. Призмы плагиоклаза (1) и авгита (2) хаотически расположены в породе.

Скачать (580KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фотография шлифа тоналита. Увеличение 5. Кристалл плагиоклаза в центре (1) на контакте с калиевым полевым шпатом (3) в окружении ксеноморфных зерен кварца (2) и чешуек биотита (4).

Скачать (363KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фотография триболюминесценции при трении тоналита – свечение с красноватой каймой в месте контакта стержня (1) и вращающегося диска (2).

Скачать (406KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры излучения при трении базальта (а) и тоналита (б). Пунктир – наблюдаемый спектр, сплошные линии – результат разложения на составные полосы.

Скачать (323KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Фрагменты временных зависимостей интенсивности триболюминесценции при трении базальта (а) и тоналита (б).

Скачать (206KB)
Метаданные
7. Рис. 6. «Одиночный» сигнал люминесценции при трении тоналита.

Скачать (95KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Распределения скоростей dI/dt роста интенсивности максимумов триболюминесценции при трении базальта (а) и тоналита (б).

Скачать (199KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2019

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах