扩散蠕变下部分熔融物质的黏度
软凝聚态物质
2018-12-11 v2 材料科学
摘要
部分熔融物质抵抗剪切和压实。这种抵抗由四阶有效黏度张量描述。当该张量为各向同性时，由两个标量决定其抵抗能力：有效剪切黏度和有效体积黏度。本文给出了在扩散蠕变过程中，二维六边形单元拼贴和三维十四面体（截角八面体）镶嵌下的有效黏度张量计算。熔体几何形态通过假设织构平衡来确定。二维拼贴的黏度张量为各向同性，而三维镶嵌的黏度张量为各向异性。两个参数控制熔体对黏度张量的影响：孔隙度和二面角。给出了 Nabarro-Herring（体扩散）和 Coble（表面扩散）蠕变的计算。对于 Nabarro-Herring 蠕变，当孔隙度趋于零时体积黏度变为奇异。该奇异性为对数型，比地球动力学模型中通常假设的奇异性更弱。少量熔体（0.1% 孔隙度）的存在使有效剪切黏度大约减半。对于 Coble 蠕变，以往的建模工作认为极少量熔体可能导致剪切黏度大幅下降，达 5 倍。本文对十四面体得到小得多的 1.4 倍下降。由于柯西关系对称性，当存在熔体时，Coble 蠕变的体积黏度是剪切黏度的常数倍。
引用
@article{arxiv.1808.02734,
title = {The viscosities of partially molten materials undergoing diffusion creep},
author = {John F. Rudge},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.02734},
year = {2018}
}
备注
36 pages, 13 figures. Revised version accepted by Journal of Geophysical Research: Solid Earth. One figure added from original submission to show comparison with previous models for Coble creep