Results of Preliminary Experiments on the Plasticity of Ice Crystals

Abstract

The growth of single crystals of ice for the study of plasticity has to be done with care, since a disturbing lineage structure is easily generated. The orientation of specimens can be found from growth figures (dendrites) and Tyndall’s “flowers”; these give the a -axis, as the branches in both cases point in the [11 2 0] direction. Slip occurs on the basal plane without following a definite glide direction. In pure shear two stages of creep exist, the first for a glide of 10–20 per cent in an undeformed crystal, the second for greater shears having a higher creep velocity. Both stages obey the law , n being 2.3–4 in the first case and 1.3–1.8 in the second. The deformed state above the transition remains stable and no recrystallization takes place in pure shear. Restoration of the undeformed state by recrystallization occurs only in inhomogeneously deformed parts. This observation may have an influence in interpreting measurements of glacier movements and tests on polycrystalline specimens in the laboratory. Der Züchtung von Einkristallen zu Kristallplastizitätsuntersuchungen ist Sorgfalt zuzuwenden, da sehr leicht eine Verzweigungsstruktur erzeugt werden kann, die stören muss. Die Orientierungsbestimmung in bezug auf die a -Richtung ist mittels Wachstumsfiguren (Dendriten) und der „Tyndall-Blumen” möglich, in beiden Fällen weisen die Aeste in die [11 2 0]-Richtung. Gleiten erfolgt in der Basis als Translationsebene ohne Einhaltung einer bestimmten Gleitrichtung. Bei Dauerbeanspruchung durch reine Scherung bestehen zwei Verformungsstadien, ein ersteres gültig für unverformte Kristalle bis zu einer Gesamtabgleitung von 50–20%, ein zweites bei Abgleitungen über 10–20%, bei gleichbleibender Spannung durch eine höhere Abgleitungsgeschwindigkeit gekennzeichnet. Beide Verformungen lassen sich durch ein Gesetz darstellen, wobei n für das erste Gesetz 2.3–4 für das zweite 1.3–1.8 beträgt. Der deformierte Zustand überhalb des Ueberganges bleibt stabil und keine Rekristallisation tritt auf in reiner Scherung. Die Wiederherstellung des unverformten Zustandes geschieht einzig an inhomogen verformten Teilen des Kristalls. Diese Beobachtungen können die Messungen am Gletscher und Versuche an polykristallinen Eiskörpern im Laboratorium in ihrer Interpretation beeinflussen.