Кастомная установка позволяет подвергать образцы горных пород деформациям, характерным для глубинных слоев Земли

(Phys.org) —Ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе создали уникальный прибор для моделирования экстремальных условий, в которых находятся породы в мантии Земли. Установка Large Volume Torsion, разработанная Филипом Скимером и его коллегами, способна одновременно сжимать и скручивать образцы, достигая беспрецедентно высоких уровней деформации — до тысяч процентов, что соответствует реальным процессам в глубинных недрах планеты.

Понимание вязкости и поведения горных пород при высоких температурах и давлениях критически важно для изучения тектоники плит — процесса, ответственного за большинство геологических явлений на поверхности. Обычные эксперименты позволяли деформировать цилиндрические образцы лишь на 50%, что недостаточно для моделирования мантийных условий. Новая установка создает давление до 6 гигапаскалей (что эквивалентно весу загруженного Boeing 747 на площади почтовой марки) и температуру до 1300 °C, приближаясь к условиям на глубине около 250 километров.

Одной из ключевых задач, которые планируется решить с помощью прибора, является изучение формирования предпочтительной кристаллографической ориентировки в минералах, в частности, в оливине — основном минерале верхней мантии. Этот параметр напрямую влияет на сейсмическую анизотропию — явление, при котором сейсмические волны распространяются с разной скоростью в зависимости от направления. «Сейсмологи пытаются перейти от данных об анизотропии к пониманию потоков в мантии, а я пытаюсь понять, как эта анизотропия возникает в принципе. Это взаимодополняющие подходы», — поясняет Филип Скимер. Проведение прямых экспериментов позволит проверить и уточнить существующие модели, используемые для интерпретации сейсмических данных и реконструкции динамики недр Земли.