Texture development in calcite and quartz rocks deformed at uniaxial and real triaxial states of strain

The experiments described are a continuation of a series of tests on Solnhofen limestone, Carrara marble, and fibrous quartzite reported earlier (Kern, 1977). The experimental technique, allowing deformation from flattening through plane strain to elongation, is described in detail. On the basis of selected experiments on wet and dry rocks it is shown, at comparable temperature, confining pressure, and strain rates, how preferred orientation changes with the stress system applied. Optical and X-ray techniques were used to determine the micro-structural characteristics before and after deformation. Girdle patterns around and s3, respectively, are found in uniaxal compression and extension tests, whereas in experiments which approximate plane strain point maxima are developed. This, however, only holds if the initial fabric is symmetrically disposed to the axes of main strain. Asymmetric overprinting of the initial fabric acts to reduce the symmetry of the deformation patterns. Maximum strain of about 20 % is insufficient to obliterate the fabric of the starting material. General remarks are made on the mechanisms of deformations. Dynamic recrystallization dominates in the fine-grained quartzite, whereas in the calcite rocks obviously grain size plays a dominant role in determining the deformation mechanisms. The textures in the coarse grained marble 300 (µm) arose mainly by r-gliding and by mechanical twinning. In the fine-grained limestone (5-25 µm) preferred orientation developed at least in part from thermally activated intracrystalline slip mechanisms not fully understood at this stage.Les expériences décrites sont une continuation d'une série d'essais sur le calcaire de Solnhofen, le marbre de Carrare et le quartzite fibreux, exposées antérieurement (Kern, 1977). La technique expérimentale qui permet la déformation depuis l'aplatissement par tension plane jusqu'à l'élongation est décrite en détail. Sur la base d'expériences choisies sur des roches humides et sèches il est montré comment, à des températures, compressions et vitesses de déformation comparables, l'orientation préférentielle change avec le système de tensions appliqué. Des techniques optiques et à rayons X ont été utilisées pour la détermination des caractéristiques microstructurelles avant et après la déformation. Des structures en couronnes autour de et s3, respectivement, sont observées dans les essais de compresssion et de traction uniaxiales, tandis que dans les expériences qui créent approximativement des tensions planes, se forment des maximums ponctuels. Ceci est valable, toutefois, seulement si la texture initiale est disposée symétriquement par rapport aux axes de tension principale. La surimpression asymétrique de la texture initiale a pour effet la diminution de la symétrie des structures de déformation. Une déformation maximum d'environ 20 % n'est pas suffisante pour détruire la texture du matériel initial. Des remarques générales sont faites sur le mécanisme de déformation. La recristallisation dynamique domine dans le quartzite microgranulaire, tandis que dans les roches de calcite la grosseur du grain joue clairement un rôle dominant dans la détermination des mécanismes de déformation. Les textures dans le marbre macrogranulaire (- 300 µm) ont été créées par glissement r et par maclage mécanique. Dans le calcaire microgranulaire (5-25 µm) une orientation préférentielle s'est produite partiellement au moins, par des mécanismes de glissement intracristallin activés thermiquement qui ne sont pas entièrement compris à l'état actuel.Kern Hartmut. Texture development in calcite and quartz rocks deformed at uniaxial and real triaxial states of strain. In: Bulletin de Minéralogie, volume 102, 2-3, 1979. Mécanismes de déformation des minéraux et des roches