ペリクラスはマントルの条件下でブリッジマニットよりもゆっくりと変形する
Patrick Cordier1,2, Karine Gouriet3, Timmo Weidner3
1Univ. Lille, CNRS, INRAE, Centrale Lille, UMR 8207 - UMET - Unité Matériaux et Transformations, Lille, France. patrick.cordier@univ-lille.fr.
Nature
|January 11, 2023
まとめ
下層マントルのペリクラスは,酸素の拡散が遅いため,高圧で非常にゆっくりと変形します. これはフェロペリクラゼではなくブリッジマニットが下層マントルのレオロギーを支配し,マントルのコンベクションに関する私たちの理解に影響を与えることを示唆しています.
科学分野:
- 地理学
- 鉱物物理学
- 材料科学
背景:
- マントルのコンベクションは地球の内部熱輸送によって引き起こされ,地質的な時間尺度で固体岩の変形を引き起こします.
- 下層は鉄性ブリッジマニットとフェロペリカラーゼで構成され,フェロペリカラーゼは伝統的に弱いと考えられています.
- 実験室での研究は,地質学的なプロセスに関連する自然,非常に低いストレート率を複製する上で制限に直面しています.
研究 の 目的:
- 下層マントルの条件下でのペリクラスの変形機構とリオロジック特性を調査する.
- 変位ダイナミクスを用いて,高圧と高温でMgOペリクラスの緩慢なクリープをモデル化する.
- 下層マントルの全体的なレオロギーに対するペリクラスの貢献を決定する.
主な方法:
- 2.5次元動態シミュレーションを利用した.
- シミュレートされた下層マントルの圧力と温度で,MgOペリクラスの低ストレスのクリープをモデル化した.
- 純粋なクライムクリープによるブリッジマニトの変形率と比較した.
主要な成果:
- ペリクラゼは,マントルの下部条件下で非常に遅い変形速度を示し,ブリッジマニットよりも著しく遅い.
- 圧迫下での酸素の拡散が遅いのは,その変形率の低下の主な原因として特定されています.
- 変形にフェロペリカラーゼの限定的な参加は,ブリッジマニートのレオロギーは下層マントルの全体的な行動を支配することを意味します.
結論:
- 下層マントルのレオロギーは主にブリッジマニットによって制御され,フェロペリカラーゼの役割に関する以前の仮定に異議を唱える.
- ミネラルの変形メカニズムは,異なるストレスの速度で劇的に変化し,マルチスケールモデリングの重要性を強調します.
- この発見は,マントルのコンベクションのダイナミクスと,地球の内部の長期的な進化について重要な洞察を与えてくれます.
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