无大气天体上的颗粒尺度热弹性应力与时空温度梯度及其对岩石破裂的影响
地球与行星天体物理
2015-01-23 v1 地球物理
摘要
热力学过程如疲劳和冲击被认为会导致并促成地球及其他行星天体（特别是内太阳系的无大气天体）上的岩石破裂。在本研究中，我们模拟了简单微结构（由辉石和长石组成）在各太阳系天体上因昼夜温度变化引起的颗粒尺度应力。我们发现，月球上的非均质微结构承受量级约 100 MPa 的峰值拉应力。诱导应力由矿物组分的热膨胀系数和杨氏模量控制，微结构内的平均应力由各矿物的相对体积决定。应力在相邻矿物颗粒之间的表面平行边界和孔隙尖端处放大。我们还发现，微观的时空表面温度梯度与高应力不相关，因此它们不适合作为研究微裂纹扩展的代理指标。尽管这些结果为热力学过程在无大气天体上的重要性提供了强有力的证据，但仍需进一步工作来量化裂纹扩展和岩石破裂速率。
引用
@article{arxiv.1501.05389,
title = {Grain-scale thermoelastic stresses and spatiotemporal temperature gradients on airless bodies, implications for rock breakdown},
author = {Jamie L. Molaro and Shane Byrne and Steve A. Langer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.05389},
year = {2015}
}
备注
34 pages, 12 figures