Гомологическая температура оливина связывает эксперименты по деформации и реологию верхней мантии

В обзорной статье в Science China Earth Sciences Цинь Ван из Нанкинского университета установила фазовую диаграмму сухого оливина до 6.4 ГПа, используя предыдущие эксперименты по плавлению. Она обнаружила, что изменение параметра T/Tm (гомологической температуры) оливина с глубиной позволяет сопоставлять прочность верхней мантии при разных тепловых состояниях и составах оливина. Переход от полухрупкой к пластичной деформации в верхней мантии происходит на глубине, где T/Tm оливина равен 0.5.

Это исследование дает новую информацию для трактовки мантийных течений на основе сейсмической анизотропии. В большинстве регионов анизотропия контролируется А-типом текстуры оливина, при котором направление максимальной скорости P-волн совпадает с направлением течения. Однако в зонах субдукции может развиваться B- или C-тип текстуры, что меняет ориентацию сейсмической анизотропии относительно потока. Анизотропию под кратонами можно моделировать четырехслойной моделью с разными текстурами.

Важно отметить, что при давлениях выше 6.4 ГПа поведение при плавлении богатого железом оливина и механизм включения водорода в оливин отличаются от низкотемпературных. Отсутствие экспериментов по плавлению водосодержащего оливина при высоком давлении затрудняет оценку его гомологической температуры, что важно для понимания роли воды в реологии мантии и эволюции планет.