Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 48, Numéro C1, Mars 1987
VIIth Symposium on the Physics and Chemistry of Ice
Page(s) C1-227 - C1-232
DOI https://doi.org/10.1051/jphyscol:1987131
VIIth Symposium on the Physics and Chemistry of Ice

J. Phys. Colloques 48 (1987) C1-227-C1-232

DOI: 10.1051/jphyscol:1987131

INELASTIC PROPERTIES OF ICE Ih AT LOW TEMPERATURES AND HIGH PRESSURES

S.H. KIRBY1, W.B. DURHAM2, M.L. BEEMAN3, H.C. HEARD2 et M.A. DALEY1

1  U.S. Geological Survey, 345 Middleroad MS 977, Menlo Park, CA 94025, U.S.A.
2  Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA 94550, U.S.A.
3  Dept. Materials Science, Cornell University ; Ithaca, NY 14853, U.S.A.


Résumé
Le but de notre programme de recherche est d'étudier le comportement rhéologique de glaces soumises aux mêmes conditions que celles existant à l'intérieur de satellites des planètes extérieures afin de connaître leurs lois de déformation. Pour cela, nous avons effectué 100 essais de compression à vitesse de déformation constante pour des pressions allant jusqu'à 500 MPa et pour des températures aussi basses que 77 K. Pour P > 30 MPa, la glace Ih se fracture par instabilité de cisaillement produisant des fautes dans la direction du maximum de contrainte de cisaillement et la contrainte de fissuration est indépendante de la pression. Ce comportement inhabituel peut-être associé à des transformations de phases localisées dans les zones de cisaillement. La résistance en régime stationnaire suit des lois rhéologiques thermiquement activées décrites par des lois de puissance, avec différents paramètres d'écoulement dépendant des gammes de températures étudiées. Les lois d'écoulement seront discutées en relation avec les divers mécanismes de déformation déduits des microstructures observées optiquement et en comparaison avec d'autres travaux.


Abstract
The aim of our research programme is to explore the rheological behavior of H2O ices under conditions appropriate to the interiors of the icy satellites of the outer planets in order to give insight into their deformation. To this end, we have performed over 100 constant-strain-rate compression tests at pressures to 500 MPa and temperatures as low as 77 K. At P > 30 MPa, ice Ih fails by a shear instability producing faults in the maximum shear stress orientation and failure strength typically is independent of pressure. This unusual faulting behavior is thought to be connected with phase transformations localized in the shear zones. The steady-state strength follows rheological laws of the thermally-activated power-law type, with different flow law parameters depending on the range of test temperatures. The flow laws will be discussed with reference to the operating deformation mechanisms as deduced from optical-scale microstructures and comparison with other work.