在脆性到柔性过渡期间的微观缺陷动态
Hoagy O'Ghaffari1, Matěj Peč1, Tushar Mittal1
1Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139.
研究人员在实验室实验中观察到声学排放的变化,因为大理石从脆性转变为柔性变形. 这种过渡,标志着声学事件频率的增加和信号模式的改变,为构造板强度和地震周期提供了洞察力.
科学领域:
- 地质物理学 地质物理学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 岩石机械学 岩石机械学
背景情况:
- 材料变形涉及微观缺陷的传播.
- 脆性到柔性过渡 (BDT) 对于理解构造板强度,地震周期和地热资源利用至关重要.
- BDT意味着随着深度的增加,从破裂转变为晶体塑性变形.
研究的目的:
- 为了研究穿越脆性-柔性过渡的岩石的微观动力学.
- 在变形实验期间分析声辐射和波形特征.
- 为了将声信号与缺陷行为和微机械模型相关联.
主要方法:
- 实验室对大理石进行的变形实验,压力为10~200MPa.
- 在岩石变形过程中监测和分析声学排放 (AE).
- 无监督学习的应用来分类主导的AE波形类.
- 微观结构观测用于死后分析.
主要成果:
- 当岩石穿过BDT时,观察到声波发射频率的系统增加.
- 无监督学习确定了不同的AE波形类,其相对活性随着压力而变化.
- 长期信号被抑制,而短期的雪崩式信号在更高的压力下成为主导.
- 复杂的混合模式事件表明频繁的缺陷相互作用.
结论:
- 该研究提供了在广泛的压力范围内的实时微尺度动态数据.
- 在AE频率和波形特征的变化表明BDT上的缺陷大小和传播速度发生了深刻的变化.
- 这些发现支持波形类与主要缺陷类型的相关性,并为半脆变形的微机械模型提供信息.
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