石英聚集体的流动强度：由于水解软化造成的颗粒大小和压力效应

在350–1620 MPa的约束压力下，1.2–211 μm的磨石和石英岩在恒定位移速率和恒定偏应力的条件下进行了实验变形，以确定颗粒大小和压力对石英岩流变学的影响。样品的可用水量有所变化，以便在几个名义相等的水浓度下比较所有样品的流动强度；样品在800°C真空干燥12小时，保持原样或密封在含0.03–0.4 wt %水的铂外套中。在0.4 wt %水存在下，在800°C和10 −6 /s −1下变形的磨石在350–1590 MPa范围内，随着约束压力的增加，流动强度持续下降。在高约束压力950–1600 MPa下，恒定位移速率实验显示出三种不同的颗粒大小效应，对应于三种水浓度水平：（1）真空干燥样品的“颗粒边界硬化”，“颗粒大小独立强度”适用于未处理样品，和（3）在水存在下变形样品的“颗粒边界软化”。尽管颗粒边界-位错相互作用可能导致颗粒边界硬化，颗粒边界滑移导致软化，但机械数据的细节结合微观结构观察与现有的内在颗粒边界效应模型不一致。相反，强度-颗粒大小关系被解释为来自结构上嵌入水的变化，而这些变化又受水向颗粒边界扩散的控制。最后，恒定应力实验表明，蠕变的激活能Q和应力指数n与颗粒大小无关，因此观察到的不同强度必须被纳入预指数项中。然而，Q和n都随着可用水量的增加而持续下降，真空加热样品的Q = 300 kJ/mol，n ≃ 4，添加水样品的Q = 130 kJ/mol，n = 2.6。