Using a composite flow law to model deformation in the NEEM deep ice core, Greenland – Part 2: The role of grain size and premelting on ice deformation at high homologous temperature
Using a composite flow law to model deformation in the NEEM deep ice core, Greenland – Part 2: The role of grain size and premelting on ice deformation at high homologous temperature
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使用复合流动定律模拟格陵兰岛 NEEM 深冰芯的变形 - 第 2 部分：晶粒尺寸和预熔对高同源温度下冰变形的作用
DOI：
10.5194/tc-14-2449-2020
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
I. Weikusat
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ernst;J. D. de Bresser;M. Drury;J. Eichler;G. Pennock;I. Weikusat
抽象的。北半球下部冰的微结构
格陵兰Eemian冰钻（NEEM）冰芯由相对细粒的冰组成，具有单一的最大晶体学择优取向
(CPO)交替着许多粗粒冰与部分（大圆圈）
环带或多极大CPO。在这项研究中，粒度敏感（GSS）
Goldsby和Kohlstedt（2001）的复合流动定律被用于研究
晶粒尺寸和预熔的影响（沿晶粒沿着的液体状层
边界）对NEEM冰芯下部应变率的影响。的
结果表明，预测的细晶层的应变速率为
大约比粗颗粒层高一个数量级。
基于Goldsby流动关系，
和Kohlstedt（2001），层间也不同，基底滑移
受晶界滑动限制的速率（GBS限制蠕变）是
在细粒层中占主导地位的变形机制，
GBS限制蠕变和位错蠕变（基底滑移率受
非基底滑移）对粗粒层中的体应变的贡献大致相等。由于在预融温度下细粒冰和粗粒冰之间的微观结构存在很大差异，
（T>262 K），预计细晶层在
高应变率，而粗粒层相对停滞。
微观结构的差异，从而在粘度，
高杂质和低杂质冰对冰有重要影响
动力学接近基岩。
Abstract. The ice microstructure in the lower part of the North
Greenland Eemian Ice Drilling (NEEM) ice core consists of relatively fine-grained ice with a single maximum crystallographic preferred orientation
(CPO) alternated by much coarser-grained ice with a partial (great circle)
girdle or multi-maxima CPO. In this study, the grain-size-sensitive (GSS)
composite flow law of Goldsby and Kohlstedt (2001) was used to study the
effects of grain size and premelting (liquid-like layer along the grain
boundaries) on strain rate in the lower part of the NEEM ice core. The
results show that the strain rates predicted in the fine-grained layers are
about an order of magnitude higher than in the much coarser-grained layers.
The dominant deformation mechanisms, based on the flow relation of Goldsby
and Kohlstedt (2001), between the layers is also different, with basal slip
rate limited by grain boundary sliding (GBS-limited creep) being the
dominant deformation mechanism in the finer-grained layers, while
GBS-limited creep and dislocation creep (basal slip rate limited by
non-basal slip) contribute both roughly equally to bulk strain in the coarse-grained layers. Due to the large difference in microstructure between finer-grained ice and the coarse-grained ice at premelting temperatures
( T>262 K), it is expected that the fine-grained layers deform at
high strain rates, while the coarse-grained layers are relatively stagnant.
The difference in microstructure, and consequently in viscosity, between
impurity-rich and low-impurity ice can have important consequences for ice
dynamics close to the bedrock.
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