用 MCMC 学习地质材料的粘弹性本质
地球物理
2025-04-22 v1 计算物理
数据分析、统计与概率
摘要
岩石和冰是常见的地质材料。虽然看似坚硬，但在受力时也表现出流体行为，称为粘弹性。地球 mantle 的粘弹性对流驱动板块运动，对地震和海平面上升具有深远影响；冰的粘弹性变形控制冰川流动和冰卫星的弯曲。对于晶体材料，描述 bulk rheology 的“流动规律”可从理解晶体缺陷迁移中推导得出。常见的地质材料如冰和橄榄石具有随应变演化的颗粒尺寸和晶体取向；这种复杂性使其无法采用从头开始的方法。本文采用贝叶斯推断方法来学习微结构与流变之间的关系，基于对这些材料在稳定变形和受迫振荡下的实验数据进行拟合。我们展示了该方法能够为每种材料约束一个非线性粘弹性模型，能够捕捉稳态和瞬态动力学，还能预测未训练数据下的动力学。我们的结果可能改进依赖参数化本构方程的地球动力学模型，同时我们的做法对于实验设计和假设检验也很有用处。
引用
@article{arxiv.2504.14028,
title = {Learning the nature of viscoelasticity in geologic materials with MCMC},
author = {Ron Maor and Lars Hansen and Douglas Jerolmack and David Goldsby},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.14028},
year = {2025}
}