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脆性-延性遷移帯（以下、「遷移帯」）は、地球の地殻のうち、上部の脆い地殻から下部の延性が高い地殻への移行を示す帯である。[1]大陸地殻の石英と長石を多く含む岩石の場合、遷移帯は深さ約 20 km、[2]温度 250～400 °C で発生する。この深さでは、岩石は破壊されにくくなり、クリープによって延性変形しやすくなる。これは、物質の脆性強度は拘束圧とともに増加するが、延性強度は温度の上昇とともに減少するためである。
遷移帯の深さ
遷移帯は、下向きに増加する脆性強度と上向きに増加する延性強度が等しくなる、地球の岩石圏の深度で発生し、特徴的な「鋸歯状」の地殻強度プロファイルを形成します。したがって、遷移帯は地殻の最も強い部分であり、浅い地震が最も多く発生する深度です。遷移帯の深さは、ひずみ速度と温度勾配の両方に依存します。変形が遅い場合や熱流量が高い場合は浅くなり、変形が速い場合や熱流量が低い場合は深くなります。地殻の組成と年齢も深さに影響します。暖かく若い地殻では浅くなり (約 10～20 km)、冷たく古い地殻では深くなります (約 20～30 km)。[2]
物理的特性の変化
遷移帯は、地殻の電気伝導率の変化も示す。地殻の上部は約 10～15 km の厚さで、この領域全体に広く分布する電子伝導構造により、導電性が高い。対照的に、地殻の下部は抵抗が高く、その電気伝導率は深さや温度などの物理的要因によって決まる。 [1]遷移帯は一般に脆い岩石から延性岩石への移行を示すが、特定の条件では例外が存在する。応力が急速に加わると、遷移帯より下の岩石は破砕される可能性がある。遷移帯より上では、間隙流体が存在し、応力が徐々に加わると、岩石は延性変形する可能性がある。[2]
陸上で露出した例
かつて遷移帯で活動していた断層帯の、現在地表に露出している部分には、脆性岩石と延性岩石が複雑に重なり合っているのが典型的である。マイロナイト礫を伴うカタクレーサイトまたはシュードタキライト角礫岩は一般的であり、延性変形したカタクレーサイトやシュードタキライトも同様である。これらの部分は、遷移帯が地震帯に位置し、浅い地震のほとんどが発生する地質学的に活発な地域で露出する。この現象の代表的な例は、オーストリアアルプスのザルツァッハ・エンシュタール・マリアツェル・プッフベルク（SEMP）断層系である。この断層線に沿って、研究者らは遷移帯の構造と強度プロファイルの変化を直接観察した。[3]
参照
- 材料科学における延性脆性遷移温度 – 応力を受けた材料が破損する前に不可逆的に変形する度合い
- 地震発生層
参考文献
- ^ ab Zhamaletdinov, AA (2019). Zhamaletdinov, Abdullkhay A.; Rebetsky, Yury L. (eds.). 「地球の地殻における脆性-延性遷移帯の性質について（レビュー）」.大陸リソスフェアの電気伝導率、温度、レオロジーの研究。 Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences. チャム： Springer International Publishing：13– 21。doi：10.1007/978-3-030-35906-5_3。ISBN 978-3-030-35906-5. S2CID 214283975。
- ^ abc コンディ、ケント C. (2005)、コンディ、ケント C. (編)、「地殻」、進化する惑星系としての地球、バーリントン：アカデミックプレス、pp. 13– 58、ISBN 978-0-12-088392-9
- ^ Frost, Erik; Dolan, James; Ratschbacher, Lothar; Hacker, Bradley; Seward, Gareth (2011). 「オーストリアアルプス、ザルツァッハ-エンシュタール-マリアツェル-プッフベルク断層系に沿った脆性-延性遷移における断層帯構造の直接観測」。Journal of Geophysical Research: Solid Earth。116 ( B2)。Bibcode : 2011JGRB..116.2411F。doi : 10.1029/ 2010JB007719。ISSN 2156-2202。