Земная мантия: пластичность объяснена

Исследовательская группа из Unité Matériaux et Transformations раскрыла механизм пластической деформации горных пород в мантии Земли. Ученые впервые обнаружили и смоделировали роль малоизученных кристаллических дефектов — дисклинаций — на границах зерен минералов, в частности, оливина, основного компонента верхней мантии. Результаты, опубликованные в журнале Nature, разрешают давний парадокс о том, как твердые породы могут медленно течь, обеспечивая конвекцию и тектонику плит.

Понимание пластичности мантии фундаментально для изучения тектоники плит и теплового баланса планеты. Ранее известные дефекты кристаллической решетки — дислокации — хорошо объясняли пластичность металлов, но были недостаточны для объяснения наблюдаемых в природе масштабных деформаций мантийных пород. Новое исследование показывает, что ключ к решению находится на границах между минеральными зернами.

Ученые впервые наблюдали дисклинации в образцах оливина с помощью электронного микроскопа и специальной обработки изображений. Математическое моделирование подтвердило, что именно эти дефекты, активируясь под механическим напряжением, позволяют границам зерен перемещаться, обеспечивая пластическую деформацию оливина в любом направлении. Это открытие выходит далеко за рамки наук о Земле, предлагая мощный новый инструмент для изучения динамики твердых тел и материаловедения в целом.