Методами фотолюминесцентной и инфракрасной спектроскопии исследовано строение поверхностного слоя толщиной ∼ 1 µm, образовавшегося при разрушении горной породы -гнейса. Обнаружено, что в этом слое кристаллы полевых шпатов (плагиоклаза и микроклина) полностью разрушены и вместо них образовался монтмориллонит.Работа выполнена при финансовой поддержке российско-индийского проекта РНФ−DST India: грант Российского научного фонда № 16-47-02003, грант Департамента науки и технологии Правительства Индии -INT/RUS/RSF/P-13.
ВведениеПри сдвиге хрупких гетерогенных твердых тел, таких как горные породы, часто образуются гладкие поверх-ности, получившие название зеркал скольжения. Их образование вызывает резкое (на порядок) уменьше-ние коэффициента трения породы и может служить причиной неустойчивости скольжения горных пород. Экспериментальные исследования строения природных зеркал скольжения на поверхности гетерогенных твер-дых тел -горных пород (песчаника ПВ 364, доломита и порфирита) -были начаты в работах [1][2][3][4]. Обнаруже-но, что они содержат нанокристаллы минералов, имею-щих низкий коэффициент трения. Затем было проведено исследование поверхностного слоя толщиной 30 nm, об-разовавшегося на поверхности пластинок из песчаника ПВ 364 после трения в условиях лаборатории [5]. Ока-залось, что этот слой тоже состоит из нанокристаллов минерала с низким коэффициентом трения -монтмо-риллонита (ММТ). Настоящая работа продолжает цикл этих исследований. В ней изучен состав поверхностного слоя, образовавшегося при сдвиге гетерогенной горной породы -гнейса.
Объект и методы исследованияКусок гнейса был извлечен из скважины в зоне неод-нократного повторения землетрясений в районе Койна− Варна, Индия. Он содержал 35−45% полевых шпатов (плагиоклаз и микроклин), 40−50% кварца и 5−15% пироксенов и слюд. Из куска был выпилен стержень диаметром 30 mm, а из него отпилены 2 образца. Один имел длину 60 mm и не сдержал видимых глазом дефектов. Второй -содержал естественную трещину, которая образовалась в породе до изготовления стержня.Для деформации образца построена камера высокого давления, представляющая собой толстостенный стакан внутрь которого помещается образец. Сверху камера закрывается подвижным поршнем, передающим усилие, создаваемое прессом, на образец. Отдельная насосная станция создает внутри камеры гидростатическое дав-ление 30 MPa путем закачки туда масла.Камера помещалась в гидравлический двухкамерный пресс INOVA, имеющий систему сервоконтроля [6]. С помощью программы управления задавали временную зависимость смещения положения поршня пресса.Для исследований строения породы были использо-ваны методы инфракрасной (IR) и фотолюминесцент-ной (PL) спектроскопии.Чтобы получить спектры PL, построили лаборатор-ную установку. В ней луч ультрафиолетового светодиода UVTOP280TO39HS (длина волны излучения -285 nm), падал на поверхность образца. Возникающее излуче-ние кварцевым световодом направлялось в спектрометр AvaSpec-ULSi2048L-USB2 OEM. Диаметр луча свето-диода, падающего на исследуемые поверхности торцов цилиндра и трещины, состав...