Влияние воды на пластическую деформацию агрегатов оливина: 2. Режим дислокационной ползучести

Для изучения влияния фугитивности воды на поведение агрегатов оливина при ползучести в режиме дислокационной ползучести были проведены трехосные испытания на сжимающую ползучесть в широком диапазоне гидратированных условий. Образцы, синтезированные из порошков оливина Сан-Карлос, деформировали при ограничивающих давлениях от 100 до 450 МПа и температурах от 1473 до 1573 К. Воду вводили посредством дегидратации талька. Фугитивность воды от ∼80 до ∼520 МПа создавали изменением ограничивающего давления в условиях водонасыщения при буферированной фугитивности кислорода Ni/NiO. Образцы деформировали при дифференциальных напряжениях от ∼20 до 230 МПа. Переход от диффузионной к дислокационной ползучести происходит вблизи 100 МПа как в гидратированных, так и в безводных условиях. В гидратированных условиях эксперименты по ползучести дают показатель напряжения n ≈ 3 и энергию активации Q ≈ 470 кДж/моль. Скорость ползучести оливина значительно возрастает в присутствии воды. При фугитивности воды ∼300 МПа образцы деформировались в ∼5–6 раз быстрее, чем образцы, испытанные в безводных условиях при аналогичных дифференциальных напряжениях и температурах. В исследованном диапазоне фугитивности воды скорость деформации пропорциональна фугитивности воды в степени от 0,69 до 1,25 при предположении значений объема активации от 0 до 38 × 10⁻⁶ м³/моль соответственно. Мы утверждаем, что вода влияет на скорость ползучести прежде всего через изменение концентраций собственных точечных дефектов и, следовательно, ионной диффузии и переползания дислокаций. С увеличением фугитивности воды условие электронейтральности изменяется от [Fe_Me•] = 2[V_Me″] к [Fe_Me•] = [H_Me′]. При последнем условии электронейтральности концентрация межузельного кремния пропорциональна [H_Me′], что указывает на лимитирование скорости переползания дислокаций в гидратированных условиях диффузией Si по межузельному механизму. Экспериментально определенное нами конститутивное уравнение позволяет экстраполировать результаты от лабораторных условий к условиям мантии в пор...