橄榄石低温塑性变形中的位错相互作用强化了岩石圈地幔
地球物理
2020-06-10 v1 材料科学
摘要
岩石圈的强度通常基于稳态流动的本构方程建模。然而，岩石圈挠曲模型揭示的岩石圈强度差异难以用此类流动定律调和。近期橄榄石低温变形实验的流变学数据表明，该差异可能主要由应变硬化解释。力学数据的细节，特别是样品中存储的与温度无关的背应力效应，表明橄榄石的应变硬化主要源于位错间的长程弹性相互作用。这些解释为纳入背应力发展所致硬化的新流动定律提供了基础。在此，我们通过考察室温下塑性变形的橄榄石样品的微观结构来检验该假说：样品或在变形-DIA 装置中以 < 4.3 GPa 的差应力变形，或在纳米压痕仪中以 > 10.2 GPa 的接触应力变形。高角分辨率电子背散射衍射图显示两组样品中均存在几何必需位错，其密度通常高于 10 m，且残余应力具有约 1 GPa 的晶内非均匀性。扫描透射电子显微图揭示沿滑移带排列的笔直位错，并与作为障碍的其他类型位错相互作用。应力非均匀性及位错沿滑移面的累积，与位错间长程背应力所致的应变硬化一致。这些结果佐证了力学数据对新低温塑性流动定律形式的支持，并为在自然样品中识别该变形机制的运行提供了新微观结构判据。
引用
@article{arxiv.1909.08427,
title = {Dislocation interactions during low-temperature plasticity of olivine strengthen the lithospheric mantle},
author = {David Wallis and Lars. N. Hansen and Kathryn M. Kumamoto and Christopher A. Thom and Oliver Plümper and Markus Ohl and William B. Durham and David L. Goldsby and David E. J. Armstrong and Cameron D. Meyers and Rellie Goddard and Jessica M. Warren and Thomas Breithaupt and Martyn R. Drury and Angus J. Wilkinson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.08427},
year = {2020}
}