Name: Expérience de déformation à haute pression, haute température à l’aide de l’appareil de type Griggs nouvelle génération (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 12 min 30 s
Description: Découvrez la déformation des roches à haute pression et haute température avec l'appareil de type Griggs nouvelle génération. Cette méthode permet d'atteindre 5 GPa pour étudier la rhéologie et les processus géologiques profonds.

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Cette étude est dédiée à la mémoire du professeur Harry W. Green, sans qui rien de tout cela aurait été possible. Nous remercions également Jörg Renner et Sébastien Sanchez pour leurs implications dans la conception et la mise en œuvre de l’appareil, ainsi que Andreas K. Kronenberg, Caleb W. Holyoke III et trois évaluateurs anonymes pour leurs observations et de discussions fructueuses. Nous sommes reconnaissants à Jan Tullis pour l’enseignement de nombreux élèves les rudiments et nombreuses astuces utiles des expériences de déformation solide-médium et nous. Cette étude a été financée par l’ERC RHEOLITH (290864 de concession) et Labex Voltaire (ANR-10-LABX-100-01), Equipex PlaneX (ANR-11-EQPX-0036) ANR DELF (ANR-12-JS06-0003).

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Initialement, l’appareil de type Griggs a été conçu pour effectuer des expériences de déformation aussi lentement que possible aux vitesses de déformation géologique d’approche plus que les autres techniques, c'est-à-direplus semaines, mois ou même années9. Ainsi, expériences de Griggs-types peuvent s’exécuter tant que l’alimentation électrique et refroidissement par eau est fonctionnement, particulièrement durant la nuit lorsqu’aucun opérateur n’est requis. Comme mentionné auparavant, la presse Griggs peut également explorer la plus grande partie de la gamme de pression et de température dans la lithosphère. Cependant, cette technique est actuellement soumise à certaines limitations qui pourraient réduire l’exactitude de la détermination de la contrainte.
Le succès d’une expérience de Griggs-type s’appuie sur plusieurs points critiques qui incluent principalement la qualité de la gaine de thermocouple, la forme des anneaux de l’emballage et l’alignement des pistons de cisaillement (uniquement pour des expériences générales de cisaillement). En effet, les fils de thermocouple doivent être bien isolés les uns des autres et du milieu confinement (NaCl). Dans le cas contraire, l’enregistrement de la température peut être soit modifiés en touchant des deux fils à l’extérieur de la chambre de mesure, conduisant à une augmentation spectaculaire de la température (cela pourrait altérer la cuve sous pression), ou le thermocouple peut se casser et l’expérience échoue . La surface supérieure de chaque bague d’étanchéité (σ1 et σ3) doit être plat et assez grand (environ un demi-millimètre). Ceci est nécessaire afin d’éviter toute fuite de plomb durant une augmentation de pression. Cisaillement pistons doivent être parfaitement alignés pour le bas, le haut et expériences de cisaillement général, afin qu’aucune déformation asymétrique se produit au cours de l’expérience. Si ce n’est pas le cas, l’échantillon peut entrer en contact avec le milieu de confinement par une fuite de la veste, donnant lieu à la possibilité de contamination et l’échec de l’échantillon. En outre, une telle fuite de veste se produira probablement dans une expérience de cisaillement général si le piston de la déformation ne s’arrête pas assez tôt. La capacité de la veste platine en déformer sans aucune rupture peut s’écarte sensiblement d’une expérience à l’autre. Néanmoins, bien que la déformation de cisaillement est déjà parvenue à plus de gamma = 7 sur des échantillons de 2 mm d’épaisseur (un exemple est donné dans Heilbronner et Tullis24), un gamma = 5 est systématiquement appliqué avec un taux de réussite bonne et significativement plus élevée au cisaillement souches peuvent être obtenus en réduisant l’épaisseur de l’échantillon.
De nos jours, la presse Griggs est soumis à des effets de friction qui réduisent la précision des mesures de contrainte, en particulier lorsque le « coup de point » est définie par la courbe. La plupart du frottement se produit pendant que le piston de déformation progresse grâce à la bague d’étanchéité1 de σ, conduire le morceau et confinement moyen (NaCl). Cela sont visibles de la courbe contrainte-temps au cours de l’étape de « rodage » de la phase de déformation (Figure 9), mais aussi pendant le chargement après le point de succès. Comportement élastique n’est pas tributaire de la rigidité de l’échantillon, la pente de la courbe de charge augmente avec l’intensité de l’échantillon dans l’appareil de type Griggs. C’est principalement en raison de la déformation de l’échantillon non élastiques, tandis que le piston de1 σ pousse à travers la tête. En effet, la pente de la charge courbe avant les conditions de contrainte de rendement ne représente pas pure chargement élastique de l’échantillon, mais une combinaison de différents composants qui comprennent des frictions et certains échantillons déformation/compactage. Malheureusement, ce type de comportement est difficilement reproductible car elle dépend de la force de l’échantillon, qui est faible à haute température, et l’erreur induite par la friction qui fortement varie de 3 à 9 %18. Certains autres matériaux plus faibles comme l’Indium, de Bismuth ou de Tin ont été utilisés au lieu du plomb19, mais ils donnent toujours lieu à quelques fuites à des pressions supérieures à 1 GPa. En outre, alors que les objets km-échelle et vitesses de déformation très lente (10-15-10-12 s-1) il faut tenir compte des fins géologiques, l’appareil de type Griggs - comme tout autre appareil de déformation - est limitée en termes de (taille) échantillon Max. 8 mm de diamètre pour la presse Griggs) et le taux de déformation (min. 10-8 s-1). Ces conditions géologiques exigent des forces en effet irréalistes et irréalisable durée de l’essai à appliquer. Néanmoins, cet écart inévitable entre les expériences de déformation et de circonstances géologiques peut-être être en partie remplacé par des modèles numériques, sous réserve que les lois mécaniques en laboratoire sont tout à fait valable à travers les extrapolations. Cela nécessite certainement développer des appareils à haute pression avec une précision meilleure, au moins aussi bon que celui de l’appareil gaz-pression-medium-type (c.-à-d., ± 1 MPa).
À l’heure actuelle, seuls les appareils gaz-moyen sont assez précises pour réaliser des expériences rhéologiques, et la plupart des lois mécaniques disponibles proviennent de l’appareil de Paterson à confinement de pression de 0,3 GPa. La haute précision des mesures de contrainte s’appuie principalement sur la présence d’une cellule de charge interne qui subit la pression de confinement, contrairement à un externe qui ne subit la pression ambiante et sa combinaison avec un navire de pression de gaz, qui a permis à appliquer une conception spécifique qui ne peut être transférée en tant que-est dans un milieu solide presse. Aujourd'hui, l’appareil solide et moyen utilise seulement une cellule de charge externe – certains d'entre eux n’ont même pas de n’importe quelle cellule de charge – pour mesurer la tension différentielle, donnant lieu à une faible résolution et une surestimation importante à cause de la friction.
Dans l’appareil de type Griggs, l’utilisation d’un assembly de sel fondu peut réduire considérablement la friction autour de l’échantillon (d’un facteur 3). Mais, comme mentionné précédemment, il donne également lieu à d’autres questions et la précision de mesure de contrainte reste 10 fois plus faible que dans l’appareil de Paterson. Une autre approche consisterait à mettre en œuvre une cellule de charge interne, ou quelque chose de semblable, pour se débarrasser des effets de friction de la presse Griggs. Compte tenu de la taille et les capacités des cellules de charge « régulier », tel que constatés dans l’industrie, il me semble irréaliste d’inclure certains d'entre eux dans le compartiment de l’appareil à pression. Ils ont pas peuvent résister à la pression de confinement et une cellule de pesage de grande capacité (max. 200 kN), tel que requis pour des expériences à haute pression dans l’appareil de type Griggs, et qu’ils seraient trop volumineux pour être inclus dans la chambre de mesure. Une possibilité impliquerait toutefois avec le piston basal de la colonne de l’échantillon comme une cellule de charge interne25, pour autant que sa déformation peut être précisément mesurée (Andreas K. Kronenberg, communication personnelle). Cela nécessite une salle sous la plaque de base pour s’adapter à une cellule de charge spécifique, qui a été prévue dans le nouvel appareil de type Griggs (Figure 1). Mais aujourd'hui, telle une cellule de charge interne aux appareils de déformation solide-moyen reste à mettre en œuvre.

Déformation de la roche est l’un des plus importants processus géologiques. Il contribue fortement à homme-chronologique des phénomènes, tels que tremblements de terre ou glissements de terrain, mais aussi pour les mouvements de masse à grande échelle de la coque extérieure solide dans des planètes telluriques, dont la tectonique des plaques sur la terre1. Par exemple, selon la rhéologie de la lithosphère de la chaloupe, qui définit la force de la croûte et le solidus subsidiaire du manteau (<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/56841/56841eq1.jpg"> 1200 ° C), le régime de la tectonique des plaques et des caractéristiques connexes peut-être varier significativement2,3 ,4,5. D’une part, la présence d’une fort partie supérieure du manteau ou de la croûte inférieure est nécessaire pour alimenter les chaînes de montagnes ou de stabiliser les zones de subduction6. Mais en revanche, les modèles numériques ont également montré que la plaque limites ne peuvent se développer de la convection du manteau si la lithosphère est trop forte, donnant lieu à un comportement rigide couvercle tel qu’observé sur Vénus7. Ainsi, la force de la lithosphère comme dicté par rhéologie des roches a un contrôle direct sur le comportement de la forme de plaques de planètes actives.
Pour plus d’un demi-siècle, la rhéologie de la roche a été étudiée à des températures élevées (&gt; 300 ° C), donnant naissance à l’état-of-the-art techniques qui diffèrent principalement dans la gamme de pression, qu'ils peuvent atteindre. Cela inclut le gaz-médium Paterson-type appareil8 à des pressions relativement faibles (&lt; 0,5 GPa), le solide-médium Griggs-type appareil9,10,11 à intermédiaire à des pressions élevées (0,5 à 5 GPa), et la déformation-Dia appareil12,13 (dia : jusqu'à ~ 20 GPa) ou cellule à enclumes de diamant à très hautes pressions14 (jusqu'à plus de 100 GPa). Ainsi, les pressions et les températures rencontrées dans la terre profonde de nos jours est possible expérimentalement. Cependant, déformation de la roche s’appuie également sur stress différentielle qui doit être mesuré avec précision et de haute précision afin que les relations constitutives peuvent être formulées. Grâce à son support gaz de confinement, l’appareil de Paterson est aujourd'hui la seule technique capable de réaliser des mesures de contrainte avec une précision suffisante (± 1 MPa) d’extrapoler les données sur 6 ordres de grandeur dans la vitesse de déformation, mais il peut seulement Explorer déformation processus à basse pression. À l’inverse, solide-support appareils peuvent déformer les roches à haute pression, mais avec une précision plus faible des mesures des contraintes. Alors que la précision de stress a été estimée à ± 30 MPa pour les Griggs-type appareil15,16, le dia axés sur le rayonnement synchrotron produit des lois mécaniques avec une erreur de plus de ± 100 MPa17. Dans l’appareil de type Griggs, stress pourrait aussi être surestimé jusqu'à 36 % en ce qui concerne les mesures de contraintes dans l' un de Paterson15. Exécution de mesures de contrainte et précis aux hautes pressions et températures élevées - reste donc un défi majeur en Sciences de la terre.
À l’exclusion des dalles de subduction profonde où la pression peut dépasser 5 GPa, l’appareil de type Griggs est actuellement la technique la plus appropriée pour étudier les processus de déformation sur la pression (&lt; 4 GPa) et de la température (<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/56841/56841eq1.jpg"> 1200 ° C) gammes dans une grande partie de la lithosphère. Sur cette base, des efforts importants ont été entrepris dans les années 1990 afin d’améliorer les mesures de contraintes, en particulier pour réduire les effets de la friction à l’aide de mélanges de sels eutectiques comme un moyen de confinement autour de l’échantillon11,18. Une telle Assemblée de sel fondue a donné lieu à une meilleure précision de la mesure de contrainte, réduisant l’erreur de ± 30 à ± 10 MPa15,19, mais des inconvénients supplémentaires ont été rencontrés lors de l’application de ce type d’Assemblée. Ceux-ci ont un taux beaucoup plus faible succès, de grandes difficultés à réaliser des expériences non-coaxial (cisaillement), et un plus compliqué d’assemblage d’échantillons. De plus, la précision des mesures de contrainte reste dix fois inférieure à celui de l’appareil à basse pression de Paterson-type. Ces problèmes limitent la quantification des processus rhéologiques à l’aide de l’appareil de type Griggs, aujourd'hui plus communément appliqué à étudier les processus de déformation et leurs microstructures connexes. Une nouvelle approche par conséquent devront effectuer une quantification rhéologique à haute pression lithosphérique.
Cet article donne une documentation détaillée de la procédure « classique » d’effectuer des expériences de déformation à haute pression utilisant un appareil de type Griggs solide-médium nouvellement conçu. Dans le cadre de nouveaux laboratoires de « Griggs » mis en œuvre à l' ISTO (Orléans, France) et l' ENS (Paris, France), l’objectif principal est pour bien illustrer chaque étape du protocole dans les détails, afin que les scientifiques de tous les domaines peuvent décider Si l’appareil est approprié ou non de leurs objectifs d’étude. Les étapes critiques et les limites de cette technique de l’état-of-the-art sont également discutés, ainsi que de nouvelles approches et des évolutions futures possibles.
Le nouvel appareil de type Griggs
Basé sur la technologie de piston-cylindre, l’appareil de type Griggs a été anciennement conçu par David T. Griggs dans les années 19609et puis modifié en Harry W. Green dans les années 198011 (principalement pour atteindre des pressions plus élevées pendant la déformation expériences). Dans les deux cas, l’appareil Griggs se caractérise par une armature en métal qui comprend : 1) trois plateaux horizontales montés sur colonnes verticales, 2) un cylindre hydraulique principal (ram de pression de confinement) suspendu à l’arbre intermédiaire et 3) une boîte de vitesses de déformation et le piston /Actuator fixé sur le dessus de la platine supérieure (Figure 1). Le « confinement » de la ram et l’actionneur de déformation sont tous raccordés à pistons indépendants qui transmettent les forces à l’Assemblée de l’échantillon dans un récipient sous pression. Avec un tel navire, la déformation est possible à des pressions jusqu'à GPa 2 ou 5, selon l’appareil et le diamètre de l’Assemblée de l’échantillon de confinement.
Grâce à un four à résistance, la température de l’échantillon est augmentée par effet Joule (jusqu'à ≈1300 ° C20), alors que le navire de pression est l’eau refroidie sur haut et bas. Dans la conception de Green, l’appareil Griggs comprend également un système de fin de charge qui homogénéise la contrainte préalable dans la cuve sous pression (Figure 1). Cela permet de réaliser des expériences de déformation à des pressions plus élevées (max. 5 GPa), en particulier à l’aide d’un petit alésage dans la cuve sous pression. Pour plus de détails sur la presse Griggs, les lecteurs sont appelés l’excellente description de la conception d’appareils Griggs modifiée par Rybacky et al. 19.
Découlant d’une étroite collaboration entre l' Institut des Sciences de la Terre d’Orléans (ISTO, France) et l' École Normale Supérieure de Paris (ENS Paris, France), l’appareil de nouvelle génération de Griggs-type est directement issu de la conception de H . W. Green11, mais certaines améliorations ont été apportées pour se conformer à des normes européennes pour la sécurité des expériences à haute pression. Dans cette nouvelle presse, les actionneurs de confinement et de déformation sont conduits par pompes à seringue hydraulique asservie, donnant la possibilité d’effectuer une charge constante ou expériences de déplacement constant à des pressions élevées (jusqu'à 5 GPa). La pression de confinement (isostatique), la force et le déplacement sont respectivement contrôlées à l’aide de capteurs de pression d’huile, une cellule de pesage (max. 200 kN) et capteurs de déplacement (Figure 1). L’appareil à pression est constitué d’un noyau interne en carbure de tungstène (WC) inséré dans un anneau en acier conique de 1° et précontraint utilisant la bande d’enroulement technique21. Pour la transmission des forces, l’Assemblée de navire et échantillon de pression se situe entre pistons WC amovible comprenant un piston de déformation (σ1), confinant piston (σ3), piston de fin de charge et plaque de base (Figure 1). Avec un refroidissement régulier sur le haut et le bas de la cuve sous pression, l’eau s’écoule à travers la cuve en acier autour du noyau de carbure de tungstène dans les trous de diamètre 6 mm pour meilleur refroidissement (Figure 1). Le cylindre hydraulique pour la pression de confinement est aussi refroidi par écoulement d’huile de silicone. In addition, l’appareil de déformation dans Orléans emploie échantillon plus grand taille vers le haut à 8 mm de diamètre, afin que les microstructures 1) peuvent être mieux développé, et 2) les Griggs presse et presse Paterson partagent une dimension d’échantillon commun pour de futures comparaisons. Cela exige un diamètre de la WC alésage dans la cuve sous pression (27 mm, au lieu de 1 pouce, soit 25,4 mm), réduisant la pression maximale atteignable à 3 GPa.
Le présent document décrit la procédure pour réaliser une expérience avec le nouvel appareil de type Griggs, qui comprend la description de toutes les pièces qui composent l’Assemblée conventionnelle sel solide échantillon à l’aide de pistons d’alumine (Figure 2 a et 2 b ), ainsi que les étapes successives pour les produire et les introduire dans la cuve sous pression. Cette description suit dans une grande partie de la routine de l’aboutissement de nombreuses années par le Prof. Jan Tullis et ses collègues à l’Université de Brown (R.I., é.-u.). L’assembly résultant d’échantillon est entièrement approprié d’effectuer des coaxiaux (cisaillement pur) ou non-coaxial (cisaillement général) expériences de déformation sur toute la gamme des pressions et des températures de l’appareil de type Griggs. Alors qu’une expérience de cisaillement pur nécessite généralement un échantillon de perceuse fourrés d’une certaine longueur (communément ≈2 fois le diamètre de l’échantillon), une déformation de cisaillement général est généralement appliquée à une zone de coupe à 45° à l’axe de piston (Figure 2 b). L’échantillon peut être une tranche d’un échantillon ou fine poudre d’une granulométrie choisie. Toutes les pièces sont enveloppés dans une feuille de métal et chemisés dans un tube de platine soudée (ou plié à plat) sur les deux côtés. La température est généralement contrôlée au moyen soit de type S (alliage de10 % Rd Pt90 %) ou de thermocouple de type K (alliage Ni), mais seulement la préparation d’un thermocouple de type S, en utilisant qu'un tube de 2 trous revêtement mullite est ici décrite (Figure 2).

<table><tbody><tr><td>Appareil de type Griggs</td><td>Sanchez Technologies (Corelab)</td><td>TRI-X 6/1500 SD</td><td>Appareil de déformation de type Griggs solide-moyen</td></tr><tr><td>Sanchez Technologies (Corelab)</td><td>Pompes à stigmates 1000/300 et 100/1500</td><td>pompes à seringue hydrauliques pour appliquer une pression</td>Presse à arbre Schiltz PA.<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td> WZ.5000.530</td><td>Presse à arbre nécessaire pour insérer l’ensemble d’échantillon dans le récipient sous pression</td></tr><tr><td>Scie à basse vitesse</td><td>Presi</td><td>Mecatome T180</td><td>Scie à lame de</td></tr> scie <tr>diamantée <td>Presi</td><td></td><td>LR02033</td><td>Lame de scie diamantée</td></tr><tr><td>40 tonnes Presse hydraulique</td><td>CompaC</td><td>APA 9040EH1-D</td><td>Presse hydraulique de 40 tonnes pour presser les morceaux de sel/plomb et extraire l’échantillon</td></tr><tr><td>Réservoir sous pression (et pistons)</td><td>Réservoir STRECON</td><td>A4071&nbsp ;</td><td>Noyau intérieur en carbure de tungstène inséré dans un anneau en acier conique de 1 degré et précontraint par la technique d’enroulement de bande</td></tr><tr><td></td><td>STRECON</td><td>Piston de déformation</td><td>Piston en carbure de tungstène pour appliquer la déformation</td></tr><tr><td></td><td>STRECON</td><td>Piston de confinement</td><td>Piston en carbure de tungstène pour appliquer une pression</td></tr><tr><td></td> de confinement <td>Piston</td><td>en</td><td>carbure de tungstène pour la précontrainte du récipient sous pression</td></tr><tr><td>PUK U3</td> Microscope de soudage <td>Lampert</td><td>PUK 5</td><td>Système de soudage fin pour souder le thermocouple et Veste platine</td></tr><tr><td>Système de refroidissement Ultracool</td><td>Lauda</td><td>UC 4 E1 PI5 SR BSP &deg ; C</td><td>Refroidisseur pour le réservoir</td></tr><tr><td></td> sous pression <td>Lauda</td><td>Proline RP850</td><td>Refroidisseur pour le vérin de confinement/de charge finale</td></tr><tr><td>Leath</td><td>Schneider electric</td><td>Eurotherm 2704</td><td>Régulateur</td></tr><tr><td>de température Fraiseuse Enerpac</td><td></td><td>P-142</td><td>Pompe à main pour soulever le vérin</td></tr><tr><td></td> de confinement/de charge finale <td>HBM</td><td>1-P3TCP/2000 bar</td><td>Transducteur de pression</td></tr><tr><td></td><td>HBM</td><td>1-P3TCP/500 bar</td><td>Capteur</td></tr><tr><td></td> de pression <td>HBM</td><td>WA/10 mm</td><td>Capteur</td></tr><tr><td></td> de déplacement <td>HBM</td><td>WA/50 mm</td><td>Capteur</td></tr><tr><td></td> de déplacement <td>HBM&nbsp ;</td><td>Capteur de pesage 1-C2/200 kN</td><td></td></tr><tr>Instrument <td></td><td>géoscientifique</td><td>Four à graphite : tube en graphite inséré entre deux manchons de pyrophyllite (sur mesure)</td>McDanel MRD028330018858 Mullite Round Double Bore Tubing Morgan Advanced Materials WH-Feuerfestkitt Colle céramique PRECIS T90 L Lathe<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>NSK</td><td>EM-255</td><td>Outil diamanté pour paralléliser un piston en alumine à l’aide du tour</td></tr><tr><td></td><td>Mecanelec</td><td>CDM &ndash ; IP 1 &ndash ; Débitmètre 5L/mn</td><td>pour refroidissement par eau (récipient sous pression)</td></tr><tr><td></td><td>Hedland</td><td>H602A-0005-F1</td><td>Débitmètre pour refroidissement par huile (vérin de confinement/d’extrémité)</td></tr><tr><td></td><td>Legris</td><td>S&eacute ; rie 21</td><td>double coupleur auto-obturant pour tube du système</td></tr><tr><td></td> de refroidissement par eau <td>Corelab</td><td>Falcon</td><td>Logiciel pour surveiller les pousse-seringues</td></tr><tr><td></td> hydrauliques <td>HBM</td><td>CatmanEasy-HP</td><td>Logiciel pour l’enregistrement des données</td></tr><tr><td></td><td>Schneider electric</td><td>Eurotherm itools</td><td>Logiciel pour régler les programmes pour le régulateur</td></tr><tr><td></td> de température <td>VWR</td><td>410-0114</td><td>Mortier céramique</td></tr><tr><td></td><td>VWR</td><td>231-2322</td><td>Microspatule</td></tr><tr><td></td><td>VWR</td><td>459-0206</td><td>Récipient</td></tr><tr><td></td> en céramique <td>VWR</td><td>AnalaR NORMAPUR 27810.364</td><td>Chlorure de sodium Pureté</td></tr><tr><td></td> à 99,9 % <td>VWR</td><td>Barnstead/Thermoline 48000 Four</td> à <td>moufle de paillasse pour la fusion du plomb</td></tr><tr><td></td><td>DP/Pr&eacute ; cision</td><td>Sur mesure</td><td>Outils nécessaires à la production des morceaux</td></tr><tr><td></td> de sel et de plomb <td>Cincinnati</td><td>TYPE PE-5</td><td>Fraiseuse</td></tr><tr><td></td><td>Memmert</td><td>UNB 400</td><td>Four pour stocker la poudre de sel et les morceaux</td></tr><tr><td></td> de sel <td>Otelo</td><td>Otelo 65220023</td><td>Coupe-tube pour platine</td></tr><tr><td></td><td>Otelo</td><td>BAITER 51600202</td><td>Outil</td></tr><tr><td></td> de lime <td>Otelo</td><td>VADIUM 65172600</td><td>Micro-cutter</td></tr><tr><td></td> diagional <td>Otelo</td><td>VADIUM 65172620</td><td>Micro-pince</td></tr><tr><td></td> à bec effilé <td>plat SAM</td><td>EMP-13J</td><td>Poinçon</td></tr><tr><td></td> creux à vis ronde <td>Professional Platic</td><td>Chemfluor MFA Tube</td><td>Minitube pour l’isolation des fils</td></tr><tr><td></td> de thermocouple <td>Radiospar</td><td>RS 370-6717</td><td>Connecteur</td></tr><tr><td></td> de thermocouple à broches plates de type S <td>LEMER</td><td></td><td>Plomb (en vrac)</td></tr><tr><td></td><td>Goodfellow</td><td>FP301305</td><td>Polyt&eacute ; trafluoro&eacute ; thyl&egrave ; ne - Film ; 0,15 mm d’épaisseur</td></tr><tr><td></td><td>Heraeus</td><td>81128696</td><td>Fil</td></tr><tr><td></td> de platine pur <td>Heraeus</td><td>81128743</td><td>Fil de platine 90 %/rhodium10 % Feuille</td></tr><tr><td></td> de nickel <td>Alfa Aesar</td><td>M11C056</td><td>Feuille de nickel 0,025 épaisseur recuite 99,5 %</td></tr><tr><td></td><td>DP/précision</td><td></td><td>Outils pour produire les morceaux de sel et la pièce de plomb (sur mesure)</td></tr><tr><td></td><td>Polyco Bodyguards</td><td>GL890</td><td>Gants d’examen médical en nitrile bleu</td></tr></tbody></table>

expérience de déformation à haute pression, haute température à l’aide de l’appareil de type griggs nouvelle génération

High-pressure, High-temperature Deformation Experiment Using the New Generation Griggs-type Apparatus

Afin de processus géologiques adresse à de grandes profondeurs, déformation de la roche devrait idéalement être testée à haute pression (> 0,5 GPa) et de température élevée (> 300 ° C). Toutefois, en raison de la résolution faible contrainte d’actuels solide-fluide appareils, mesures à haute résolution sont aujourd'hui limitées à l’expérimentation de la déformation à basse pression dans l’appareil de gaz et pression moyen. Nous décrivons ici une nouvelle génération d’appareil solide et moyen piston-cylindre (« Griggs-type »). Capable d’effectuer des expériences en déformation à haute pression jusqu'à 5 GPa et conçu pour s’adapter à une cellule de charge interne, tel un nouvel appareil offre la possibilité d’établir une base technologique pour rhéologie à haute pression. Cet article est basée sur une documentation détaillée de la procédure (à l’aide de l’Assemblée de sel solide « classique ») pour effectuer des expériences sous haute pression, haute température avec l’appareil de type Griggs nouvellement conçu. Un résultat représentatif d’un échantillon de marbre de Carrare déformé à 700 ° C, 1,5 GPa et 10-5 s-1 avec la nouvelle presse est également donnée. La courbe de contrainte-temps connexe illustre toutes les étapes d’une expérience de type Griggs, d’augmenter la pression et température pour échantillonner trempe quand la déformation est arrêtée. Ainsi que les développements futurs, les étapes critiques et les limites de l’appareil Griggs sont ensuite discutés.

La figure 9 illustre un exemple d’une courbe de contrainte-temps provenant de l’appareil de type Griggs nouvelle génération lors de cisaillement pur (coaxial) déformation de marbre de Carrare (échantillon 8-mm de long) à un taux de déformation de 10-5 s-1, une température de 700 ° C et une pression de confinement de 1,5 GPa. Au cours d’une telle expérience, la pression et la température sont tout d’abord augmentés alternance, principalement pour empêcher le NaCl de fonte. Le NaCl fondu est très corrosif pour l’échantillon et il risque d’endommager irrémédiablement le thermocouple. Tout au long des marches d’accroître la pression et la température - référencé ici comme le « stade de pompage » (Figure 9) – le morceau de plomb a pour fonction d’empêcher l’échantillon de devenir déformée par transfert des contraintes entre σ1 et σ3 et à l’inverse, maintenir un état de contrainte isostatique plus ou moins à l’Assemblée de l’échantillon.
Lorsque la pression de la cible et la température sont atteints, une période de « pressage à chaud » peut être appliquée. Facultative, cette étape – d’une durée généralement 24h – peut être requis à fritter la poudre d’échantillon avant la déformation, le cas échéant. Le σ1 piston/actionneur est alors avancée pour déformer l’échantillon, donnant naissance à ce qu’on appelle « stade de déformation ». Ce dernier est d’abord caractérisé par une augmentation de raide-à-doux de stress différentielle (σ1 - σ3), qui est due à la friction induite par 1) anneaux d’emballage et 2) la surface croissante de contact entre la pièce de piston et le plomb de1 σ alors que σ1 se déplace à travers la tête. Cette section de « rodage » devrait avoir une durée suffisamment longue afin de déterminer le point de positionnement (contact entre le σ1 piston et le piston supérieur alumine) avec précision en courbe (Figure 9). À cette fin, une épaisseur importante de plomb (≥ 2 mm) entre le piston1 σ et alumine piston est nécessaire avant de commencer à avancer σ1. Lorsque vous approchez le piston supérieur alumine, plomb est expulsé plus vite sous une épaisseur de l’échantillon mince, causant la souche durcissement en tête et favoriser une augmentation de contrainte progressive jusqu'à ce que le piston de1 σ pousse sur la colonne de l’échantillon. La courbe de contrainte augmente alors abruptement jusqu'à des conditions de stress de rendement, qui théoriquement définit la transition entre l’élastique et comportements en plastique (Figure 9). Nécessaires pour définir la tension différentielle, le point de succès de l’expérience se déduit par la suite l’intersection entre les extensions de la courbe « élastique » et la courbe de « rodage » (Figure 9).
Lorsque la déformation est finalement arrêtée, la température diminue très rapidement (≈ 300 ° C/min) pour préserver les microstructures. Une baisse substantielle de pression se produit nécessairement au cours de l’échantillon « trempe », mais suite à cette chute, les pistons3 σ et σ1 sont reculé lentement en réduisant la pression d’huile dans les vérins hydrauliques (≈ 5 MPa/min). Ceci est nécessaire pour limiter la formation de fissures de déchargement, bien que certains la fissuration est inévitable. Après l’expérience, la courbe de contrainte-temps est ensuite corrigée pour produire une courbe contrainte-déformation de l’échantillon déformé vers le haut depuis le point de positionnement (voir encadré dans la Figure 9). Ces corrections incluent 1) la rigidité ou l’extension de l’appareil et de 2) la friction induite par les anneaux de l’emballage et plomb pièce15,19. La figure 10 montre aussi deux exemples de l’Assemblée de l’échantillon après expérience, un contenant l’échantillon de base de marbre de Carrare (Figure 10 a et 10 b) et l’autre d’une poudre d’olivine frittée et ensuite déformé en général cisaillement à 900 ° C et 1,2 GPa en utilisant l’ancien appareil Griggs-type23 (Figure 10 et 10 D).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig1.jpg"> Figure 1 : les appareils de nouvelle génération type Griggs. Schémas de l’appareil de type Griggs maintenant disponible à l' Institut des Sciences de la Terre d’Orléans (ISTO, France) et l' École Normale Supérieure de Paris (ENS Paris, France). Alors que l’Assemblée de l’échantillon se trouve dans la cuve sous pression, haute pression de confinement et de la tension différentielle sont appliquées par des pompes à seringue indépendante grâce à des vérins hydrauliques et pistons/actionneurs. La température est augmentée à l’aide d’un courant électrique de basse tension/haute-ampérage, injecté en bas de l’Assemblée (voir vue de côté) dans un four de graphite résistif. Afin de préserver le dé de carbure de tungstène (WC), la cuve sous pression est aussi refroidie par écoulement d’eau du bas vers le haut à travers les plaques/boîtes de refroidissement et le navire lui-même. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig1large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig2.jpg"> Figure 2 : exemple Assemblée. Vue détaillée des pièces qui composent l’Assemblée de l’échantillon. Le piston1 σ, le piston3 σ et la plaque de base sont également indiqués – partie d'entre eux en transparence – pour localiser la position de chaque pièce en ce qui concerne les appareils de type Griggs. A) déguster l’Assemblée d’une expérience de coaxiale. B) vue éclatée de l’Assemblée de l’échantillon, soit pour un « coaxial » (blanc) ou « cisaillement général » échantillon (vert). Le morceau de plomb et de la pièce inférieure de sel sont indiquées dans la transparence. C) vue 3D d’un thermocouple de 2 trous revêtement type S mullite utilisé pour surveiller la température pendant une expérience. WC = carbure de tungstène. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig2large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig3.jpg"> Figure 3 : outils nécessaires à la presse à froid les morceaux de sel internes et externes de poudre NaCl. A) des vues 3D cours de sertissage (14 tonnes pendant 30 s) et de l’extraction du sel externe des pièces (à gauche) et mis à l’échelle des dessins des composants outil apparenté (à droite). B) vues 3D cours de sertissage (6 tonnes pendant 30 s) et de l’extraction du sel interne totale (à gauche) et mis à l’échelle des dessins des composants outil apparenté (à droite). Certaines parties sont indiquées dans la transparence. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig3large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig4v2.jpg"> Figure 4 : outil nécessaire pour percer la pièce inférieure de sel externe. A) des vues 3D avant (haut) et Pendant le forage (en bas). B) mis à l’échelle des dessins (vues 3D, de dessus et de côté) de l’outil (seulement une partie est indiquée). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig4large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig5.jpg"> Figure 5 : outils requis pour produire la veste platine. A) vue 3D (à gauche) et mis à l’échelle des dessins (à droite) de l’outil nécessaire pour produire les tasses de platine. En appuyant sur le disque de platine de 10 mm de diamètre, sa partie extérieure est courbé vers le haut de plus de 1 mm d’épaisseur dans une forme de coupe, afin qu’elle peut s’insérer dans et souder avec la veste de platine 8 mm de diamètre. B) vue 3D (en haut) et croquis à l’échelle (en bas) de l’outil nécessaire pour souder une platine tasse à la jaquette platine (seulement la moitié de la pièce supérieure est indiquée). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig5large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig6.jpg"> Figure 6 : outil requis pour produire le morceau de plomb. A) vue 3D cours de sertissage (4 tonnes pendant 30 s) du plomb fondu (50 g). Le composant #2 apparaît en transparence. B) vue 3D lors de l’extraction de la pièce de plomb (les dimensions sont indiquées dans l’encart gauche haut de la page). C) dessins des composants outil mise à l’échelle. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig6large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig7v2.jpg"> Figure 7 : colliers de serrage pour fixer le piston basal à la cuve sous pression. Vue 3D de la cuve sous pression, piston basale et pinces (en haut) et croquis à l’échelle des parties supérieure et inférieure d’un collier, y compris une vue 3D (en bas). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig7large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig8.jpg"> Figure 8 : hydraulique des pompes et systèmes de refroidissement. Schéma de l’hydraulique – y compris les soupapes (V), electro-vannes (EV) et réservoir d’huile (T) – de la pompe de déformation (violet), pompe (orange) de confinement, refroidissement de l’appareil à pression (bleu clair) et refroidissement système de la ram de confinement/fin-charge (jaune). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig8large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig9.jpg"> Figure 9 : résultat représentatif. Exemple d’une courbe de contrainte-temps d’une expérience de déformation à l’aide de l’appareil de nouvelle génération Griggs-type. Cette expérience a été réalisée coaxialement sur un échantillon de base (8 mm de long) de marbre de Carrare à 700 ° C, 1,5 GPa et un taux de déformation de 10-5 s-1. Ce résultat illustre les étapes successives d’une expérience de type Griggs, qui comprend 1) une « scène de pompage » pour augmenter la pression et de température, 2) une « phase de pressage à chaud » à fritter l’échantillon, si applicable, 3) un « stade de déformation » déformer l’échantillon et 4) un « stade de trempe » pour réduire la pression et la température. Pendant la déformation, σ1 piston avance tout d’abord par le fil (pas de « rodage ») et puis pousse sur le piston de l’alumine à déformer correctement l’échantillon (en hausse contre le point de positionnement), donnant lieu à des comportement élasto-plastique-alors (voir texte). Après correction de la courbe contrainte-temps de friction et rigidité/extension de l’appareil, une courbe contrainte-déformation est extraite vers le haut le point de positionnement (en médaillon). Σ1 = contrainte appliquée par le piston de1 σ ; Σ3 = contrainte appliquée par le piston de3 σ ; P = pression (isostatique) ; de confinement T = température. Σ1σ -3 = prime de contrainte. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig9large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig10.jpg"> Figure 10 : extraction de l’échantillon. A) partie inférieure de l’assemblage d’échantillons extrait après l’expérience décrite à la Figure 9. B) échantillon de Carrare (encore enveloppé dans sa veste platine) après la déformation de cisaillement pur à 700 ° C et 1,5 GPa dans le nouvel appareil de type Griggs. C) la partie inférieure d’un assemblage d’échantillons contenant un échantillon de poudre olivine frittée et ensuite déformé en général cisaillement à 900 ° C et 1,2 GPa avec l’ancien Griggs-type appareil23. D) échantillon d’Olivine et d’alumine de cisaillement pistons (toujours enveloppés dans la veste platine) après extraction de l’ensemble de l’échantillon. TC = Thermocouple. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig10large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>

Déformation de la roche doit être quantifié à haute pression. Une description de la procédure pour réaliser des expériences de déformation dans un appareil de type Griggs nouvellement conçu solide-moyen est ici donnée. Cela fournit une base technologique pour de futures études rhéologiques à des pressions jusqu'à 5 GPa.

Expérience de déformation à haute pression, haute température à l’aide de l’appareil de type Griggs nouvelle génération

In order to address geological processes at great depths, rock deformation should ideally be tested at high pressure (&#62; 0.5 GPa) and high temperature ...

L’objectif global d’une expérience de type Griggs est d’explorer les processus de déformation des roches à haute pression et à haute température, généralement supérieure à un gigapascal et à 300 degrés Celsius. L’avantage de cette technique est que la déformation peut être appliquée jusqu’à des pressions de cinq gigapascals. Cela correspond à une profondeur d’environ 150 kilomètres dans la Terre.Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés en géologie dans les domaines de la géologie structurale, de la géodynamique, des études magnétiques et même de la planétologie. Ici, nous utilisons un appareil de nouvelle génération de type Griggs qui répond aux normes européennes pour la sécurité des expériences à haute pression. Basé sur les pistons de notre nouvelle technologie, il se compose d’un cadre métallique et de deux vérins hydrauliques reliés à des actionneurs et des pistons qui pressurisent d’abord l’ensemble de l’échantillon à l’intérieur de la cuve sous pression, puis font avancer le piston central pour déformer l’échantillon.Dans la présente vidéo, nous montrons comment réaliser une expérience de type Griggs en utilisant l’assemblage conventionnel d’échantillons de source solide. Pour préparer l’assemblage de l’échantillon, broyez d’abord au moins 60 grammes de poudre de chlorure de sodium d’une pureté de 99,9 % dans un mortier en céramique. Ensuite, pressez à froid les morceaux de sel.Pour produire le morceau de sel extérieur inférieur, placez 17,5 grammes de poudre de chlorure de sodium moulue dans un bécher. Ajoutez environ 0,1 millilitre d’eau distillée et assurez-vous que le sel et l’eau sont bien mélangés. Remplissez la poudre de sel humide dans le trou de perçage de l’outil de pressage du sel et placez ses composants de piston sur la poudre de sel.Appuyez sur la poudre à 14 tonnes pendant 30 secondes, puis déchargez le morceau de sel. Retirez le composant du vaisseau inférieur et écartez les deux pièces métalliques basales pour laisser un espace vide sous le trou de forage. Une fois de plus, utilisez les composants du piston de la presse hydraulique pour extraire le morceau de sel par le bas.Après avoir fabriqué un thermocouple de type S comme décrit dans le protocole de texte, utilisez une fraiseuse et l’outil de forage pour percer un trou de deux millimètres de diamètre sur toute la longueur du morceau de sel inférieur. Au sommet de la pièce de sel inférieure, utilisez un scalpel avec une lame triangulaire et une pointe acérée pour creuser un petit canal d’environ un millimètre de profondeur et deux millimètres de large entre le trou du thermocouple et l’alésage. Pour gainer l’échantillon, utilisez un poinçon creux de forme ronde pour extraire deux disques de 10 millimètres de diamètre d’une feuille de platine de 0,15 millimètre d’épaisseur.Fabriquez deux coupes en platine en pliant un bord d’un millimètre de chaque disque à l’aide de l’outil de façonnage de coupelle. Ensuite, à l’aide d’un coupe-tube, coupez un tube de platine de la longueur de l’échantillon, plus environ trois millimètres. Utilisez un four à moufle de paillasse pour recuire le tube et les tasses de platine pendant au moins deux heures à 900 degrés Celsius.Une fois recuit, insérez une coupelle dans le tube de platine et utilisez une lime pour meuler l’extrémité du tube et la coupelle à plat. Ensuite, soudez la coupelle et le tube de platine ensemble à l’aide de l’outil de soudage et d’un microscope de soudage PUK 5. Enveloppez l’échantillon dans une feuille de nickel de 25 micromètres d’épaisseur et insérez-les dans le tube de platine.Fermez le tube avec la deuxième coupelle en platine et broyez-les avec l’outil lime avant de souder la coupelle et le tube ensemble. Pliez légèrement les pointes du tube de platine à l’aide d’une paire de micro-pinces à bec effilé plat afin que les pistons d’alumine supérieur et inférieur puissent s’insérer le plus loin possible dans le tube de platine. À l’aide de la même paire de pinces plates, appuyez le tube sur les pistons d’alumine tout autour pour maintenir un petit diamètre total.Assemblez le morceau de sel extérieur inférieur, le disque de cuivre inférieur et le four à graphite. À l’aide d’un stylo permanent, marquez un point à l’endroit prévu du thermacouple sur le manchon extérieur de pyrophyllite du four. Retirez le morceau de sel extérieur et insérez-les autour des pistons et de la chemise à l’intérieur du four à graphite.Tout en maintenant ensemble le four à graphite, les morceaux de sel intérieurs et le disque de cuivre inférieur, utilisez la fraiseuse pour percer un trou d’environ deux millimètres de diamètre où la position du thermocouple a été estimée. Ensuite, préparez la pièce de plomb en plaçant un versipian en céramique contenant 50 grammes de plomb dans un four à moufle de paillasse à 400 degrés Celsius pendant environ 30 minutes. Lorsque le plomb a entièrement fondu, versez-le rapidement sur l’outil de pièce de plomb et utilisez immédiatement la presse hydraulique de 40 tonnes pour presser le plomb à quatre tonnes pendant 30 secondes.Après avoir retiré la pièce de plomb comme précédemment et préparé l’insert de chlorure de sodium comme décrit dans le protocole de texte, assemblez les deux pièces ensemble. Assemblez toutes les pièces qui composent l’ensemble de l’échantillon, à l’exception du disque de cuivre supérieur, de la pièce de plomb et des anneaux d’emballage. Enveloppez les morceaux de sel extérieurs, le morceau de plomb et le morceau de pyrophyllite de base avec du téflon.Une fois le récipient sous pression monté comme indiqué dans le protocole de texte, laissez le récipient suspendu aussi haut que possible au-dessus de la plaque de base. Pendant que vous transportez l’échantillon, insérez soigneusement le thermocouple dans le trou du thermocouple de la plaque de base. Ensuite, placez l’ensemble d’échantillons au centre de la plaque de base Une fois en place, ajoutez une feuille de film Mylar entre la plaque de base et le récipient sous pression autour de l’ensemble.À l’aide de la presse à arbre, abaissez soigneusement le récipient sous pression sur la plaque de base et installez l’ensemble d’échantillons dans le trou de forage du récipient sous pression. Lors de l’insertion de l’échantillon dans le récipient sous pression, assurez-vous que la gaine Woolite du thermocouple ne se brise pas. S’il se casse, vous devrez peut-être remplacer une grande partie de l’ensemble de l’échantillon.Ensuite, utilisez des pinces adaptées pour fixer fermement le récipient sous pression et la plaque de base, et ajoutez le disque de cuivre supérieur, la pièce de plomb et l’anneau d’emballage sigma three sur l’ensemble d’échantillon. Portez le récipient sous pression à l’envers et placez-le sur un établi. Faites glisser des tubes en plastique sur chaque fil du thermocouple pour les isoler de toute pièce métallique.Fixez chaque fil à un connecteur de thermocouple universel à broches plates de type S. Pliez et insérez les fils dans la rainure basale de la plaque de base. Collez-les avec du ruban adhésif sur le récipient sous pression et placez un morceau de feuille de papier ordinaire entre les deux fils.Ensuite, tournez le récipient sous pression en position verticale et placez le piston de charge d’extrémité, le piston de confinement et le piston de déformation avec l’anneau d’étanchéité sigma one sur le dessus de l’ensemble d’échantillon. Placez la plaque de base, le récipient sous pression et les pistons sur le plateau inférieur de l’appareil de type Griggs de nouvelle génération et branchez le connecteur du thermocouple sur le système de régulation de la température. Préparez le logiciel pour l’expérience de déformation et démarrez la pompe de déformation comme décrit dans le protocole de texte pour faire avancer l’actionneur de déformation.Lorsque l’actionneur de déformation se trouve à environ trois à quatre millimètres au-dessus du piston de déformation, arrêtez la pompe et déplacez le récipient sous pression pour les aligner. Il est important d’aligner presque parfaitement le piston de déformation avec l’actionneur de déformation de l’appareil. Sinon, un piston pourrait se casser pendant l’expérience.Utilisez la pompe de déformation pour abaisser complètement les actionneurs de déformation, de confinement et de charge finale afin qu’ils touchent les pistons et commencent à augmenter la pression comme décrit dans le protocole de texte. Lorsque la pression de confinement est d’environ 50 mégapascals, branchez la cuve et les pistons sur le système de refroidissement, et détachez la partie supérieure de chaque pince qui fixait la plaque de base à la cuve sous pression. Ajoutez une feuille de film Mylar entre les pinces et le récipient, et commencez à chauffer comme décrit dans le protocole de texte.Utilisez ensuite les pompes hydrauliques, le système de chauffage et les systèmes de refroidissement pour effectuer l’expérience de déformation. Après l’expérience, lorsque les systèmes de chauffage et de refroidissement sont arrêtés et que la pression est d’environ 0,5 mégapascal, refixez la plaque de base au récipient sous pression à l’aide des pinces adaptées. Après avoir ouvert ou fermé les vannes de l’appareil comme décrit dans le protocole textuel, débranchez les tubes de thermocouplage du système de refroidissement du récipient sous pression.Utilisez la pompe à main pour soulever autant que possible les actionneurs de confinement et de charge finale. Démarrez la pompe de déformation et soulevez l’actionneur de déformation de quelques millimètres de plus que l’actionneur de confinement. Retirez ensuite le récipient et les pistons de la nouvelle génération d’appareils de type Griggs.Retirez les pistons de déformation, de confinement et de charge finale et placez le récipient à l’envers sur un établi. Dévissez le connecteur du thermocouple de type S, retirez les tubes en plastique isolants, dévissez les pinces et retirez la plaque de base et la feuille Mylar. Retournez la cuve et placez-la sur la plate-forme de la presse hydraulique pour extraire l’ensemble d’échantillons par le bas.Mettez un morceau de plomb sur l’anneau d’emballage sigma three et utilisez la presse hydraulique de 40 tonnes pour presser l’ensemble d’échantillon. Enfin, démontez soigneusement l’échantillon à l’aide d’une pince et d’un scalpel à tranchant incurvé. Les résultats représentatifs du marbre de Carrare déformé à 700 degrés Celsius et 1,5 gigapascals sont présentés ici.Cela comprend un schéma de l’ensemble de l’échantillon déformant et la courbe contrainte en fonction du temps produite lors de l’expérience de déformation. Au début, la pression et la température sont augmentées alternativement pendant l’étape de pompage. Alors que l’ensemble d’échantillons est chauffé à l’aide de l’effet Joule, les deux vérins transmettent des forces aux actionneurs et aux pistons qui pressurisent l’ensemble d’échantillons.Lorsque la pression et la température cibles sont atteintes, une période de pression à chaud est appliquée pour centrer l’échantillon, le cas échéant. Ensuite, le piston de déformation sigma one est avancé, se déplaçant à travers le plomb, puis poussant sur le piston d’alumine pour déformer l’échantillon. Il s’agit d’un point de structure suivi d’une courbe élastique puis plastique pendant la phase de déformation.Lorsque la déformation est arrêtée, la température est rapidement abaissée et les pistons sont reculés de sorte que la pression diminue lentement pour préserver les microstructures. Après l’expérience, la courbe de contrainte en fonction du temps est corrigée pour tenir compte du frottement et de la rigidité du banc afin de calculer la déformation totale et la contrainte différentielle avant la caractérisation par des techniques analytiques. Ce type d’expérience peut également être réalisé avec une géométrie non coaxiale, comme illustré ici, pour un agrégat d’olivine déformé à 900 degrés Celsius et 1,2 gigapascal.Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’effectuer des expériences de déformation à l’aide de la nouvelle génération d’appareils de type Griggs, en particulier pour préparer l’assemblage de l’échantillon. En général, les personnes novices dans cette technique ont besoin d’une certaine expérience dans la préparation de l’assemblage de l’échantillon et son placement dans le récipient sous pression afin d’obtenir un bon taux de réussite des expériences. Une fois maîtrisée, cette routine prend généralement des dizaines d’heures, en partie à cause de l’ajustement de la courbe nécessaire pour définir le point de frappe.Il est important de se rappeler que le succès d’une expérience dépend fortement de la qualité de production de l’assemblage de l’échantillon. Pendant le pompage et la trempe, il est également recommandé de déplacer les pistons aussi lentement que possible pour éviter de casser une pièce métallique.

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