Деформируется ли переходная зона Земли как верхняя мантия?

Исследователи из Центра геодинамических исследований Университета Эхиме и Университета Лилля, объединив численное моделирование скольжения дислокаций с результатами диффузионных экспериментов, пересмотрели реологию вадслеита, рингвудита и мажоритового граната в переходной зоне мантии Земли. Их работа, основанная на теоретическом моделировании пластичности, опубликована в журнале Earth and Planetary Science Letters.

Механические свойства переходной зоны (410–660 км глубины) критически важны для понимания конвекции в мантии и процессов, таких как погружение тектонических плит. Моделирование показало, что в условиях переходной зоны в высокобарических полиморфах оливина (вадслеите и рингвудите), в отличие от оливина в верхней мантии, скорость лазьяния дислокаций превышает скорость их скольжения. Это приводит к смене механизма деформации с крипа Вертмана (характерного для верхней мантии) на крип чистого лазания при геологически значимых напряжениях. Такой механизм не вызывает вращения кристаллической решетки и не формирует преимущественную кристаллографическую ориентацию (CPO), что согласуется с наблюдаемой сейсмической изотропией переходной зоны.

Расчеты предсказывают, что деформация за счет чистого лазания приводит к эквивязкой переходной зоне с вязкостью порядка 10^(21±1) Па·с при размере зерен ~0.1 мм и более, что хорошо соответствует геофизическим данным. Активация крипа Вертмана, способного создавать CPO, возможна, например, в областях концентрации напряжений вокруг холодных погружающихся плит. Это может увеличивать сопротивление субдукции и объяснять, почему некоторые плиты останавливаются у границы переходной зоны.