变形机制的地图
迄今为止,我们的讨论集中在蠕变最常观察到冰川的类型,称为幂律蠕变,因为蠕变速率正比于压力提高到一些力量> 1(方程(4.4))。占主导地位的过程在幂律蠕变是位错滑移和攀爬。出于完整性的考虑,应该提到的一些其他类型的蠕变。
近年来,在冰上变形机制工作的科学家们已经发现它有用的情节显示变形机制操作在“地图”不同的温度和压力(图4.16)。温度归一化通常是通过除以k的熔化温度,0公里。这被称为同源的温度。同样,是规范化的压力除以杨氏模量。图4.16是V3ae使用的压力。注意,相当于八面体应力显示在右边纵坐标。
重线在图4.16图划分为领域的一个变形机制占主导地位。幂律蠕变占据了大部分的右侧图。下面左边的幂律蠕变场的扩散流。在这种类型的流中,原子从晶体边界受到压缩的
温度、oC
-250年
-200年
-150年
-100年
可塑性(围压下)
动态再结晶和晶粒间流动,
-250年
-200年
-150年
-100年
可塑性(围压下)
动态再结晶和晶粒间流动
图4.16。变形机制冰晶粒尺寸的地图1毫米。(改编与许可所得钱款et al ., 1983年,图1。版权1983年美国化学学会)。
相应的温度,0/0Km
图4.16。变形机制冰晶粒尺寸的地图1毫米。(改编与许可所得钱款et al ., 1983年,图1。版权1983年美国化学学会)。
在紧张。在低温下,原子被认为沿着晶界(晶粒或平底渔船蠕变)而温度升高时他们可能穿过晶格(晶格扩散或Nabarro-Herring蠕变)。这两个扩散蠕变字段由一个垂直虚线0/0Km约为0.8。沉重的阴影线分离这两个互相扩散蠕变字段和幂律字段表示字段的重叠区。右边缘的阴影区,幂律蠕变贡献90%的变形和左边缘,扩散蠕变贡献90%。
在八面体应力2到10 MPa,骨折也会导致变形。压裂的爆发发生在低张力的压力比压缩,所以这个领域有一个明显的宽度。在足够大的压力,骨折是压制,然后访问图的上半部分。
另一个字段显示在图是“动态再结晶和晶粒间流动”的标签。在温度高于-10°C,蠕变速率随温度的增加比预测更快速的活化能79 kJ mol-1。此外,有一个快速增长的电力电导率的冰(Mellor和介壳,1969),和一个不太引人注目但仍然显著增加热容(哈里森,1972)。最后,多极值面料在冰川冰是常见的变形温度高于-10°C,但很少或没有在冰下面-10°C(胡克和Hudleston, 1980)。这些现象可以解释的前三个晶粒间融化始于大约-10°C。晶粒间融化需要扩大区域的形成与liquidlike晶界结构,尤其是在多个晶粒连接(所得钱款et al ., 1983;de拉夏贝尔et al ., 1995)。这个liquidlike层,在某种程度上,结果集中在晶界的杂质,降低熔点(方程(2.1))。此外,分子表面上这样一个不是连着在相邻分子,从而形成一个liquidlike层即使没有杂质。这一层可以解释蠕变速率的增加(如液相减少谷物的交互,从而变弱内部应力场),电导率的增加(如不洁净的水导电率远高于纯冰),和热容的增加(如吸收一些热量融化)。是否能解释发展的多极值面料是不确定的,但试图建立一个理论解释这些面料应该考虑它。
在冰川,强调很少超过0.2 MPa,气温很少低于-50°C,所以对于我们的目的只变形机制图的右下角是感兴趣的。似乎从这个图的一部分,扩散和幂律蠕变都应该发生,只要冰的晶粒尺寸约1毫米。然而,这实际上是一个下限粒度的冰川冰。晶粒大小的10 - 30毫米在极地和很常见多种燃料的冰川(图4.12),和更大的晶体可以深处找到极地冰川而在温带冰川。随着晶粒尺寸的增加,幂律蠕变领域增加为代价的扩散蠕变。这是直觉上合理的大晶粒尺寸意味着不再扩散路径。
在扩散蠕变应变速率是线性正比于压力,相比之下与幂律蠕变情况。目前,似乎没有明确的现场证据表明纯扩散蠕变在冰川是重要的。然而,小巷(1992)和Montagnat和杜瓦(2000)表明,在晶粒生长(p。58),晶界迁移可以湮灭混乱从而减少位错密度低于预测方程(4.3)。在这种情况下,n可能小于3。因此,扩散过程与晶粒间迁移可能是重要的,结合位错滑移,几百米深的地方在寒冷的南极和格陵兰冰盖的部分。另一方面,在研究邻近南极冰盖浮动冰架托马斯(1973 b)和Jezek et al。(1985)发现,幂律蠕变与n«3似乎盛行这样的温度在- 15°C和强调只有0.04 - -0.06 MPa。
继续阅读:为冰川冰流法
这篇文章有用吗?