27.12.2020

Пластическая деформация кварца


Экспериментальное изучение механической деформации кварца показало, что это вещество остается хрупким и упругим до момента образования трещин; при этом не наблюдается признаков пластического течения (трансляционного или двойникового скольжения) вплоть до максимального давления 138 000 атм. С увеличением всестороннего давления прочность кварца возрастает, При всестороннем давлении 25000 атм в условиях комнатной температуры сопротивление кварца на разрыв составляет 150 000 кг/см2, тогда как при атмосферном давлении оно равно 24 000 кг/см2. При погружении кварца в водный раствор его прочность существенно снижается. При 400° С и всестороннем давлении в несколько сотен атмосфер разрывы в кварце появляются в результате приложения дифференциального давления 4000 кг/см2 (опять-таки без признаков пластического течения).

Обломки кварца, образующиеся при разрывах в условиях высокого давления, имеют игловидную форму с довольно гладкими боковыми поверхностями. Эти поверхности обычно параллельны или почти параллельны оси с, граням ромбоэдров r или z, плоскости {0001} или представляют собой иррациональные плоскости, определяющиеся кристаллографической ориентировкой осей игловидных обломков. Ориентировка осей игловидных обломков, в общем грубо параллельная направлению приложенного ориентированного давления, вместе с тем не зависит от кристаллографической ориентировки испытуемого цилиндрического образца кварца и может совпадать с осью или с любым из ребер rz, rm, zm, rr, zz.

Петроструктурное изучение кварца в метаморфических породах свидетельствует, что кварц чрезвычайно восприимчив к переориентировке в процессе деформации. Зерна кварца в деформированных породах обнаруживают предпочтительную ориентировку, в связи с чем предпринимаются попытки интерпретировать типы ориентировки, выявляющиеся на петроструктурпых диаграммах, с постулированием пластического течения посредством трансляционного скольжения в различных плоскостях и направлениях. Предполагались следующие направления трансляционного скольжения в кварце: плоскость {0001} с направлением трансляции параллельно ребру rm; плоскость {1011} или {0111}, ребро rz; плоскость {1122}, ребро rz; плоскость в зоне призмы с направлением трансляции параллельно ребру rm или параллельно оси c; плоскости, близкие к {0113} и {0112}, с направлением скольжения, параллельным следу оси с; плоскости {1012}, {1014}, {3122} и {1216}. Кроме того, считали, что трансляционное скольжение может происходить в направлении, параллельном ребру rm в плоскости или плоскостях, включающих это направление и качестве оси зоны, но не обязательно имеющей рациональный характер. При скольжении в направлении rm происходит наименьшее нарушение связей между тетраэдрами (SiO4), из которых состоит кристаллическая решетка кварца. Высказывалось предположение, что пластинчатые бразильские двойники в аметисте имеют вторичное происхождение и возникают в результате механической деформации, однако они, несомненно, образуются в процессе роста кристаллов. Co штрихами скольжения, возникающими при трансляции, иногда явно путают штриховатость на границах прилегающих друг к другу кристаллов кварца, образующуюся при тесном взаимодействии их в процессе роста кристаллов.

В литературе часто рассматривались так называемые пластинки Бёма, или деформационные пластинки, которые нeредко проявляются в зернах кварца в деформированных породах. Эти микроскопические пластинчатые образования не следует путать с располагающимися вдоль плоскостей жидкими включениями или тесно сближенными параллельными трещинками. Часто пластинки слабо изгибаются. Они могут занимать часть или все зерно, причем часто представлены двумя или более сериями, ориентированными под разными углами. Отдельная пластинка обычно имеет несколько линзовидную форму и может выклиниваться, не достигая границы зерна. Лучше всего пластинки Бёма различимы при ориентировке их плоскости параллельно оси микроскопа. Для пластинок нередко отмечается несколько большее или меньшее светопреломление по сравнению с окружающим их кварцем, что свидетельствует об угловой их дезориентировке (или отличном химическом составе). Пластинки Бёма, как правило, не параллельны какой-либо определенной кристаллографической плоскости или зоне кварца, но, очевидно, легче образуются с небольшими углами наклона к {0001}. Пока неясно, представляют ли они собой результат разрывных деформации кварца или являются плоскостями трансляционного скольжения. Ориентировка их определяется характером деформации. Образование пластинок Бёма также связывалось с воздействием ориентированного давления па породы, в которых уже возникла предпочтительная ориентировка зерен кварца. Напряжения, возникающие в ориентированных зернах кварца, должны разрешаться сколами в направлении {0001}, что приводит к образованию полос, изогнутых под большим углом к [0001]; возникновение полос связано с движением параллельно [0001] вдоль иррациональных плоскостей в зоне [0001].

В свете этих представлении большой интерес вызывают любопытные «голубые лучи», обнаруживающиеся в идиоморфных кристаллах кварца. Эти включения представляют собой иглоподобные пустоты, образующие V-образные гроздья, лежащие в плоскости, параллельной граням ромбоэдров г или z, причем оси пустот ориентированы параллельно ребрам rz. Происхождение голубых лучей неизвестно. В несовершенных кристаллах кварца также встречаются грубые пластинчатые структуры роста. Данные по пластической деформации и проявлениям спайности для таких веществ, моделирующих кварц, как AlPO4, AlAsO4, BPO4, отсутствуют. Под давлением в кварце без труда можно получить вторичные дофинейские двойники. Как дофинейские, так и бразильские двойники очень часто проявляются в кварце, однако ни один из этих типов двойникования нельзя установить при оптическом исследовании шлифов. Роль двойников в процессах пластической деформации не изучена.

С механическими натяжениями в кварце связывается неравномерное угасание в пределах мозаики ромбических участков. Такое угасание может быть обусловлено сериями поперечных трещин по плоскостям ромбоэдра.





Яндекс.Метрика