所有材料的变形都需要各种微观缺陷的集体传播。在地球上,随着深度的增加,断裂让位导致晶体塑性变形,产生“脆性到韧性”过渡(BDT)区域,这是估计构造板块综合强度、约束地震循环和利用深层地热资源的关键。在这里,麻省理工学院Matěj Peč、Hoagy O’Ghaffari在实验室的变形实验中发现,大理岩中BDT的交叉伴随着声发射频率的增加而增加,这表明活性缺陷的平均尺寸和传播速度发生了显著变化。
本文要点:
1) 作者使用无监督学习方法进一步确定了发射波形的主要类别,并表明它们的相对活动随着岩石穿过脆性-韧性转变而系统地变化。随着压力的增加,长周期信号被抑制,而短周期信号占主导地位。在更高的压力下,信号经常以雪崩式的模式出现。
2)在整个压力范围内,缺陷之间的相互作用是常见的,这与微观结构观察结果一致。该策略提供了在宽压力范围(10至200 MPa)内微观尺度动力学的独特实时数据,并可以为半脆性变形的微观力学模型提供信息。
Hoagy O’Ghaffari et.al Microscopic defect dynamics during a brittle-to-ductile transition PNAS 2023
DOI: 10.1073/pnas.2305667120
https://doi.org/10.1073/pnas.2305667120