Сейсмические данные

Сейсмические данные

Сейсмические данные обнаруживают отсутствие непрерывности на глубине около 14 м в неувлажненном снеге около испытательной станции SIPRE в северо-западной Гренландии. Плотность снега на этой глубине по величине равна критической- 0,57 г/см3. Критическая плотность также хорошо согласуется с результатами работ по получению максимальных плотностей снега в полевых и лабораторных условиях.

Уплотнение снега, плотность которого больше критической. Когда ледяные зерна, из которых состоит снег или фирн, лежат вплотную друг к другу, т. е. достигнута максимальная степень уплотнения, или критическая плотность, дальнейшее увеличение плотности может происходить уже только за счет изменения величины и формы самих зерен. Для простоты мы, так же как и раньше, будем рассматривать сухой материал, поскольку выше мы уже выяснили, что таяние и замерзание талой воды лишь увеличивают общую скорость уплотнения. При срастании воедино отдельных ледяных частиц напряжения, действующие на границе между ними, снимаются. Скорость объединения кристаллов зависит от механики перемещения вещества. Допустим, что мы имеем два зерна круглой формы, касающиеся друг друга; тогда изменение радиуса поверхности контакта со временем выразится следующим образом: Кингери и Берг, а также некоторые другие исследователи, объемная и поверхностная диффузии могут происходить с одинаковыми скоростями. Поскольку миграция молекул зависит от геометрии путей их давления, аналитическое выражение для поверхностной диффузии написать трудно. Однако в каждом случае диффузии г изменяется таким образом, что может быть пропорциональна корню пятой (или большей) степени.

Мы можем продолжить установление возможных способов движения вещества во льду по косвенным признакам. Некоторые данные о скорости изменения определенных свойств снега со временем имеются; это касается конкретно прочности, твердости и диэлектрической постоянной. Чтобы использовать эти данные для каких-либо заключений о способах объединения зерен, необходимо отнести их к точкам контакта между зернами. Резонно предположить, что некоторая часть общего давления, воздействующего на массу снега, оказывается приложенной только к участкам, где зерна касаются друг друга. Это делает большинство механических свойств снега прямо пропорциональными общей площади контакта зерен. Радиус площади соприкосновения связан со временем зависимостью, выведенной в написанных выше уравнениях; таким образом, изменение со временем физических свойств является как бы косвенной мерой изменения площади контакта. Поскольку скорость увеличения площади контакта зависит также и от того, каким образом происходит срастание зерен, исследуя изменения со временем различных физических свойств, можно определить, какой из механизмов срастания преобладает в данном конкретном случае. Следует прежде всего отметить, что, поскольку центры кристаллов не могут близко приближаться друг к другу, поверхностная диффузия, а также процесс испарения — конденсация не могут привести к полному уплотнению.

Обоснованность допущений, сделанных в этой части нашего исследования, можно подтвердить, определив по известной плотности механические свойства снега и сравнив вычисленные величины с экспериментальными данными. Мы имеем выведенные теоретические зависимости между плотностью и механическими свойствами фирна и льда для двух моделей: 1) кубическое расположение зерен, сросшихся таким образом, что сообщающиеся между собой поры образуют непрерывные свободные от льда проходы,- модель, по структуре приближающаяся к фирну, и 2) сплошной лед, в котором имеются не связанные между собой сферические воздушные поры,- модель, по структуре приближающаяся к ледниковому льду. Разумеется, возможны и другие модели. Верхняя и нижняя линии характеризуют механические свойства, рассчитанные по   двум разным моделям, причем предсказанная по моделям скорость изменения механических свойств и структуры в точности совпала с действительной, измеренной сейсмическими приборами.

Зависимость от времени прочности на сжатие, работы по преодолению сил сцепления и диэлектрической постоянной снега при постоянной температуре; оси координат графика разбиты по логарифмической шкале. Несмотря на то что наклон линий неодинаков, форма их близка к линейной -факт, который дает основание считать, что принятая нами взаимосвязь между силами правильна. Во всех случаях наклоны кривых показывают. По нашей интерпретации последний результат показывает, что процесс испарения — конденсации и вязкое течение не являются главными при уплотнении, так как они лишь увеличили бы скорость роста участка соприкосновения. С очевидностью ясно, что процессы диффузии могут контролировать срастание ледяных зерен и что именно эти процессы объясняют так называемую регуляцию.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.