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Simulated Glacial Abrasion

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

W. H. Mathews*
Affiliation:
Department of Geological Sciences, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia V6T 1W5, Canada
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Abstract

Glacial abrasion has been simulated by turning a grindstone made of ice and crushed quartz between two stone plates within a domestic deep-freeze. Within limits, the speed of rotation, the normal loading, and the temperature of operation can be controlled. The tangential force exerted on one of the stone plates can be measured. The ratio of tangential to normal force, the effective coefficient of friction, is found to vary with the “roughness” of the grindstone, to increase gradually as abrasion proceeds, and to increase with decreasing velocity. Even at very low temperatures (to −26°C), abrasion products accumulated in a pad of ice frozen to the tablet “down-stream” from the grindstone, indicating that a water phase at least momentarily exists. The abraded surface of a fine-grained limestone displays grain-from-grain plucking dominating over abrasion of individual crystals. The abraded surface of a granite, by contrast, shows striations of crystals and rupture of cleavage along individual striae.

Résumé

Résumé

L’érosion glaciaire a été simulée en faisant tourner une meule faite de glace et de quartz pilé entre deux pierres plates à l’intérieur d’un congélateur domestique. Entre certaines limites, la Vitesse de rotation, la charge normale et la température de l’opération peuvent être controlées. On peut mesurer la force tangentielle exercée sur l’une des pierres. Le rapport des forces normales et tangentielles, le coefficient effectif de frottement, a été trouvé varier avec la “rugosité” de la meule, croitre graduellement quand l’abrasion se développe et croitre si la vitesse diminue. Mėme à des températures très basses (jusqu’à –26°C) l’accumulation des produits de l’abrasion dans un coussin gelé sur la plateforme support à “l’aval” de la meule, montre qu’une phase aqueuse existe au moins momentanément. La surface abrasée d’un calcaire à grain fin manifeste un arrachement grain-par-grain l’emportant sur l’usure des cristaux individuals. La surface abrasée d’un granit, au contraire, présente des striations des cristaux individuels et des ruptures de failles le long de chaque strie.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Glaziale Abrasion wurde durch Drehen eines Mühlsteines aus Eis und zerstossenem Quarz zwischen zwei Steinplatten in einer Tiefkühltruhe simuliert. Die Drehgeschwindigkeit, die Normallast und die Versuchstemperatur kann innerhalb gewisser Grenzen reguliert werden. Die Tangentialkraft, die auf eine der Steinplatten wirkt, lässt sich messen. Das Verhältnis der Tangential- zur Normalkraft, der effektive Reibungskoeffizient, crweist sich als variabel mit der “Rauhigkeit” des Mühlsteins; er wächst mit fortschreitender Abrasion allmählich an und nimmt mit abnehmender Geschwindigkeit zu. Selbst bei sehr niedrigen Temperaturen (bis −26°C) sammeln sich Abrasionsprodukte in einem Eisblock, der an die Tafel “stromabwärts” vom Mühlstein anfriert, — ein Beweis dafür, dass zumindest momentan flüssiges Wasser auftritt. Die abradierte Oberfläche eines fein-körnigen Kalksteins lässt erkennen, dass Auslösung Korn für Korn weit häufiger vorkommt als die Abrasion einzelner Kristalle. Dagegen zeigt die abradierte Oberfläche eines Granits eine Riefung von Kristallen und Spaltbrüche längs einzelner Riefen.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1979
Figure 0

Fig. 1.Longitudinal section of equipment for simulated glacial abrasion.

Figure 1

Fig. 2.(a)Striated and plucked surface of fine crystalline limestone. (b) Details of striated and plucked surface of fine crystalline limestone. (c) Striated surface of a feldspar crystal in granite showing cleavage. (d) Quartz grain (lower left) standing in relief above an abraded surface of feldspar in granite.