диссертация (1097652), страница 30
Текст из файла (страница 30)
(б), поэтому его изначальная толщина на снимке (а)отличается от толщины на снимке (б). Объем внутренней полости og-1 составляет ∼330 мм3, а объемвнутренних полостей образца og-2 (в зоне I) составляет ∼196 мм3.3.4.1.2в. Оценки пиковых давлений и температурВ сферических взрывных экспериментах были использованы два вида режимовнагружения: низкоинтенсивный режим нагружения (og-1) и высокоинтенсивный режим 150 наргужения (og-2).
Пиковые давления ударной волны варьировались за счет толщинысферического стального гермочехла, а также толщины и химичекого состава слоявзрывчатого вещества. Использованный «высокоинтенсивный» режим нагруженияподобен режиму, ранее использованному в работах [Bezaeva et al., 2010a; Kozlov andSazonova, 2012]. «Низкоинтенсивный» режим ранее использовался в работе [Dobromyslovet al., 2013]. Самые высокие значения пикового давления ударной волны достигаются вцентре сферы ввиду геометрии ударной волны (сферически сходящаяся волна). Численноемоделирование при использовании программы «ВОЛНА» [Куропатенко и др., 1988а,1988б] и экспериментальные данные по ударной сжимаемости образцов og-1 и og-2[Nikolaev et al., 2015] позволили оценить пиковые давления и температуры разных зонударно-метаморфизированных образцов после прохождения ударной волны.
Давления P итемпературы Т были оценены как функция позиции на радиусе (R – расстояние до центрасферы) и времени (t). Профили P(R,t) и T(R,t) для высоко и глубоко залегающихлагражевых частиц og-1 и og-2 были рассчитаны при использовании уравнения-состоянияМи-Грюнайзена c предельным сжатием согласно [Забабахин, 1997], а затем пересчитаны взависимости P(R) и T(R), представленные на рис. 3.24. Кривые P(R,t) характеризуютсядвойным пиком: первый пик представляет собой давление на фронте ударной волны, авторой пик образуется при интерференции сферически сходящейся ударной волны иследующей за ней квазиадиабатической расходящейся ударной волны от центра кпериферии. На рис.
3.24 представлены зависимости давления по радиусу для первого(синие линии) и второго пика (черные линии) ударной волны, а также максимальныеударно-индуцированные (розовые линии) и остаточные (красные линии) температуры,после воздействия которых вещество остывало естественным образом до комнатнойтемпературы.Значенияостаточныхтемпературблизкикзначенияхударно-индуцированных температур на фронте ударной волны. Далее по тексту в интерпретациииспользуютсяостаточныетемпературы,ввидуподтверждениявоздействияэтихтемператур методом петрографических исследований ударно-метаморфизированноговещества. 151 (a)(b)Рисунок 3.24.
Профили ударных давлений и ударно-индуцированных и остаточных температур вдольрадиуса ударно-метаморфизированных сферических образцов (а) og-1 и (б) og-2. Синие линиисоответствуют давлениям на фронте ударной волны (1ый пик), а черные линии соответствуют максимальнымпиковым давлениям (2ой пик).
Розовые линии соответствуют максимальным ударно-индуцированнымтемпературам, а красные линии соответствуют остаточным температурам, после воздействия которыхобразцы естественным образом охлаждались до комнатной температуры.3.4.1.3. Результаты: образование концентрических зон ударного метаморфизмаПосле ударно-взрывного нагружения образцы в стальных гермочехлах былиподвергнуты томографированию на базе рентгеновской установки фирмы Nikon MetrologyXT H 450 с пространственным разрешением 39 мкм (og-1) и 33 мкм (og-2) (рис. 3.23 а,в).С помощью программного обеспечения X-Tek для каждого образца была произведена 3Dреконструкция изображения по 2400 ракурсам. Экваториальная плоскость, вычленная изтакой 3D реконструкции, представлена на рисунке 3.23а для og-1 и Рисунке 3.23б для og2.
После томографирования сферические образцы были разрезаны на полусферы, послечего срезаны пластины экваториальных спилов. Клинообразный фрагмент использовалсядля получения изображений методами сканирующей электронной микроскопии (SEM) иатомной силовой микроскопии (AFM). Петрографические исследования проводились насоответствующих тонких шлифах при использовании методов оптической микроскопии.Томографирование ударно-метаморфизированных образцов выявило в образец og-1внутреннюю полость со средним диаметром 8.6 мм, тогда как центральная часть образцаog-2 содержит многочисленные пузыри от нескольких мм и меньше (рис.
3.23). Можнопредположить, что эти пузыри являются следами внутренней полости, образовавшимисяпри заполнении полости расплавом.Исследование тонких шлифов ударно-метаморфизированных образцов og-1 и og-2показало, что степень ударного метаморфизма убывает от центра к периферии 152 сферического образца.
Различимы четыре концентрические зоны ударного метаморфизма:I – зона полного плавления, II – зона частичного плавления III – зона полного переходаплагиоклаза в диаплектовое стекло, IV – зона твердофазных ударных преобразований вминералах.Образованиеиразвитиемикротрещеноватостизеренврезультатепрохождения ударной волны проиллюстрировано на Рис.Типичныеударныепреобразованияввеществе–микротрещиныпроиллюстрированы на рис. 3.25.Рисунок 3.25. Снимки ферримагнитных зерен со сканирующего электронного микроскопа в обратнорассеянных электронах в (а) нешокированном og-1 и (б) ударно-метамаорфизированном og-1 (зона IV).Снимки с атомного силового микроскопа для (в) нешокированного og-2 и (г) ударно-метаморфизированногоog-2 (зона IV).Было выдвинуто предположение, что число дислокаций в магнитных зернах можетвозрастать с возрастанием степени ударного метаморфизма (с возрастанием пиковыхдавлений ударной волны).
Для проверки настощей гипотезы клинообразный фрагментобразца og-2 был протравлен, после чего была предпринята попытка подсчета 153 дислокаций. Такая попытка не стала удачной ввиду наличия в зернах магнетитазамещающих элементов (Ti, Al и др.).3.4.1.4. Результаты: ударно-индуцированные изменения в магнетизме веществаПодвыборкаударно-метаморфизированныхобразцов,использованныхдлямагнитной характеристик вещества, представлена на рис.
3.23б,г. Образцы вырезалисьпри использовании пилы с алмазной ниткой вдоль радиальных трансект от центрасферических образцов (где были достигнуты наиболее высокие давления и температуры)к периферии (рис. 3.23). Для оценки природы и степени ударно-индуцированныхизменениймагнитныхсвойстввеществабылапроведенаполнаямагнитнаяхарактеристика петромагнитных свойств ударно-метаморфизированных образцов инешокированных аналогов из одной родительской породы.3.4.1.4а. Изменения в низкотемпературных магнитных свойствахПост-ударные низкотемпературные эксперименты выявили ударно-индуцированныеизменения в температуре перехода Вервея в магнетите (Tv, см.
табл. 3.7): Tv ~112ºC длянешокированного фрагмента og-1 и ~117-118ºC для ударно-метаморфизированныхфрагментов (og-1s_b-e, табл. 3.7). Tv составляет ~123ºC для образца og-1s_a,представляющего зону полного плавления. Таким образом, наблюдается постепенноеударно-индуцированное «потепление» Tv с увеличением пикового давления ударнойволны на 11ºC. Такой результат согласуется с ранее опубликованной работой [Carpozenand Gilder, 2010], авторы которой обнаружили стресс-индуцированное «потепление» Tv соскоростью 1K/ГПа для стехиометрического магнетита в диапазоне давлений до 5 ГПа.Диапазон давлений, рассмотренный в настоящей работе, выходит далеко за рамки 5-11ГПа, поэтому, вероятно, что скорость «потепления» Tv меняется при более высокихдавлениях вплоть до эффекта насыщения при некотором пороговом давлении, послекоторого никих изменений не наблюдается вплоть до полного плавления.Помимо вышеописанных эффектов, методы низкотемпературной магнитометриитакже выявили ударно-индуцированное снижение в эффекте памяти для og-1, которыйопределяется как часть остаточной намагниченности, которая остается после цикланагрев-охлаждение RT-SIRM в температурном диапазоне 5-300К, приведенная кначальному значению RT-SIRM до начала термоцикла.
В самом деле, эффект памяти длянешокированного образца og-1un_a составляет 58%, а соответствующие значения эффекта 154 памяти для ударно-метаморфизированных образцов составляют 57% для og-1s_d и og-1s_eи 54% для образцов og-1s_a - c. Для образца og-2 наблюдается обратный тренд – ударноиндуцированное возрастание в эффекте памяти от 63% для нешокированного образца og2un_a до 73-95% для ударно-метаморфизированных образцов og-2s_f1, c, b и a (рис. 3.22 итабл. 3.6). Температурный гистерезис ΔTv, определяемый как разница между значениямиTv, определенными по кривой охлаждения RT-SIRM и по кривой нагрева RT-SIRM,возрастает с ростом пикового давления ударной волны от ΔTv=1K для нешокированногообразцаog-1un_aдоΔTv=3K÷9Kдляударно-метаморфизированныхобразцов(исключение составляет образец og-1s_b).ОбразецdЗонашокаPT´ (T)BcBcrBcr/BcMrs/MsTvНешокированный og-1og-1un (13)257.2±0.721±2 2.9±0.1 0.084±0.007112Ударно-метаморфизированный og-1og-1s_a6.4II53574 (774)13.7342.50.134123og-1s_b10.0IV23278 (334)12.8342.60.120117og-1s_c14.8IV12216 (243)10.9312.80.110118og-1s_d19.4IV11242 (269)10.9312.90.102118og-1s_e23.2IV12265 (292)10.9312.80.105117Нешокированный og-2og-2un (15)2515.8±0.3 30±11.90.165±0.004Ударно-метаморфизированный og-2og-2s_a2.6I>140>150029.6471.60.290og-2s_b8.4II97974 (1423)41.3741.80.258og-2s_c12.9III44620 (792)31.4612.00.212og-2s_d16.0IV22548 (700)27.6542.00.202og-2s_e119.1IV22541 (689)26.9542.00.201og-2s_e219.7IV22540 (688)26.6532.00.204og-2s_f223.4IV23532 (675)28.4551.90.214d – расстояние от центра сферы до центра образца (в мм), P – пиковое давление ударной волны (в ГПа); T –максимальная ударно-индуцированная температура (в °C), T´ - остаточная температура (в °C).
Bc и Bcr –коэрцитивная сила и остаточная коэрцитивная сила (в мТл), соответственно, Mrs и Ms – изотерсическаяостаточная намагниченность насыщения и намагниченность насыщения, соответственно; Tv – температураперехода Вервея (в ºC), оцененная по максимуму 1ой производной кривой охлаждения RT-SIRM. Номера вскобках в левой колонке после og-1un и og-2un обозначают количество фрагментов нешокированныхобразцов, использованных в измерениях (при этом указываются средние значения и соответствующеесредне-квадратичное отклонение).Таблица 3.7. Основные петромагнитные свойства нешокированных и ударно-метаморфизированныхобразцов базальта og-1 и диабаза og-2 (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
