159 Observation of crack propagation in saline ice and freshwater ice with fluid inclusion Masahiko Arakawa and Victor F. Petrenko Abstract: A key process of crack propagation in saline ice is the interaction between the crack and fluid inclusions. We observed their interaction in freshwater ice using very high-speed photography (VHSP) and found that the low-density fluids (air and inert liquid, Fluorinert, 1.78 g/cm 3 ) could not impede the crack effectively, interrupting the propagation for less than 10 µs. The high-density liquid mercury, (13.8 g/cm 3 ) impeded the crack more effectively, stalling the development of the crack for more than 20 µs. The crack velocity in saline ice was measured using two different methods: electrical resistance method (ERM) and VHSP. These two methods returned very different mean velocities, 15 m/s for the ERM and 250 m/s for theVHSP. We found that in ice with conductive liquid inclusions, the ERM measured the time it took to break liquid bridges stretched across a crack rather than the crack velocity. Results from the VHSP show that the maximum crack velocity in saline ice was 500 m/s, which is one-half of that found in freshwater ice. From our results using freshwater ice with inclusions, we conclude that liquid inclusions in saline ice may play a role in this retardation. PACS No.: 62.20Mk Résumé : L’interaction entre la fissure et les inclusions liquides est un mécanisme clé dans la propagation des fissures dans la glace salée. Nous avons observé cette interaction dans de la glace non salée utilisant la photographie à très haute vitesse (VHSP) et trouvé que les fluides de basse densité, de l’air et le liquide inerte Fluorinert, 1,78 g/cm 3 ) n’entravaient pas efficacement les fissures, interrompant leur propagation pendant moins de 10 µs. Les liquides de haute densité mercure, (13,8 g/cm 3 ) ralentissaient plus efficacement les fissures, arrêtant le développement de la fissure pendant plus de 20 µs. La vitesse des fissures dans la glace salée a été mesurée à l’aide de deux méthodes : de résistance électrique (ERM) et VHSP. Ces deux méthodes donnent des vitesses moyennes très différentes, 15 m/s pour ERM et 250 m/s pour VHSP. Nous avons découvert que dans les glaces avec des inclusions de liquides conducteurs, la méthode ERM mesure le temps requis pour briser les ponts liquides étendus à travers la fissure plutôt que la vitesse de propagation de la fissure elle-même. Les résultats VHSP montrent que la vitesse maximale de propagation des fissures dans la glace salée est 500 m/s, 50 % plus petite qu’en eau douce. À partir de nos résultats sur les inclusions dans Received 15 July 2002. Accepted 15 December 2002. Published on the NRC Research Press Web site at http://cjp.nrc.ca/ on 27 March 2003. M. Arakawa. 1 Institute of Low Temperature Science, Hokkaido University, Kita-ku Kita 19 Nishi 8, Sapporo 060-0819, Japan. V.F. Petrenko. Thayer School of Engineering, Dartmouth College, Hanover, NH 03755, U.S.A. 1 Corresponding author (e-mail: arak@lowtem.hokudai.ac.jp). Can. J. Phys. 81: 159–166 (2003) doi: 10.1139/P03-021 © 2003 NRC Canada