Фазовые переходы в оливине могут быть причиной глубоких сейсмических разломов

Исследовательская группа впервые провела эксперименты по деформации природного оливина — основного минерала мантии и субдуцирующей океанической литосферы (плиты) — с использованием новейшего аппарата для деформации большого объема в сочетании с наблюдениями на синхротронном рентгеновском излучении. Ученые наблюдали возникновение крупного разлома в образце при условиях глубокой мантии с помощью рентгеновской визуализации и связанных с этим «землетрясений» путем измерений ультразвуковой акустической эмиссии.

Причина глубокофокусных землетрясений, происходящих на глубинах в несколько сотен километров, оставалась загадкой, поскольку для них необходимо быстрое скольжение по разлому, что трудно осуществимо под огромным давлением глубокой мантии. Тщательный анализ восстановленного образца показал, что разлом был вызван ростом «нового» оливина со сверхмелкозернистой структурой (десятки нанометров) в результате фазового превращения «старого» оливина. Этот новый материал действовал как смазка для быстрого скольжения по разлому. Также были найдены свидетельства локального плавления образца вдоль разлома из-за очень высокой температуры, вызванной быстрым скольжением.

Эта модель, основанная на лабораторных экспериментах, хорошо объясняет распределение глубокофокусных землетрясений, количество которых возрастает с глубиной от ~400 км до ~600 км. Именно на этих глубинах метастабильный «старый» оливин, как ожидается, превращается в сверхмелкозернистый «новый» оливин. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.