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Disclinations provide the missing mechanism for deforming olivine-rich rocks in the mantle

机译:向错提供了使地幔中富含橄榄石的岩石变形的缺失机制

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摘要

Mantle flow involves large strains of polymineral aggregates. The strongly anisotropic plastic response of each individual grain in the aggregate results from the interactions between neighbouring grains and the continuity of material displacement across the grain boundaries. Orthorhombic olivine, which is the dominant mineral phase of the Earth's upper mantle, does not exhibit enough slip systems to accommodate a general deformation state by intracrystalline slip without inducing damage. Here we show that a more general description of the deformation process that includes the motion of rotational defects referred to as disclinations can solve the olivine deformation paradox. We use high-resolution electron backscattering diffraction (EBSD) maps of deformed olivine aggregates to resolve the disclinations. The disclinations are found to decorate grain boundaries in olivine samples deformed experimentally and in nature. We present a disclination-based model of a high-angle tilt boundary in olivine, which demonstrates that an applied shear induces grain-boundary migration through disclination motion. This new approach clarifies grain-boundary-mediated plasticity in polycrystalline aggregates. By providing the missing mechanism for describing plastic flow in olivine, this work will permit multiscale modelling of the rheology of the upper mantle, from the atomic scale to the scale of the flow.%橄榄石是最丰富的上层地幔矿物质,同时在一系列热力学条件下也是最“软弱”的,所以它在应力下的变形是对地幔行为的一个重要约束条件。Patrick Cordier等人发表了关于橄榄石聚集体变形的一个模型,它将旋转缺陷(被称为“旋错”)的运动也包括在内,这是在以前的地幔流变学研究中被忽略的一个因素。作者的结论是,这种“旋错”运动有可能为描述橄榄石中的“塑流”提供所缺失的机制,这将使研究人员能够对上层地幔的流变学进行从原子尺度到大尺度地幔流的多尺度模拟研究。
机译:地幔流动涉及大量的多矿物聚集体。聚集体中每个晶粒的强烈各向异性塑性响应是由于相邻晶粒之间的相互作用以及跨晶界的材料位移的连续性造成的。斜方橄榄石是地球上地幔的主要矿物相,它没有表现出足够的滑动系统来适应晶内滑动引起的一般变形状态而不会引起破坏。在这里,我们表明,对变形过程进行更一般的描述,其中包括旋转缺陷的运动(称为向错),可以解决橄榄石变形悖论。我们使用变形的橄榄石聚集体的高分辨率电子背散射衍射(EBSD)图来解决旋错。发现错位可以修饰实验和自然变形的橄榄石样品的晶界。我们提出了基于斜向度的橄榄石中高角度倾斜边界的模型,该模型表明所施加的剪切力通过斜向运动引起了晶界迁移。这种新方法阐明了多晶聚集体中晶界介导的可塑性。通过提供缺少的机制来描述橄榄石中的塑性流动,这项工作将允许对上地幔的流变学进行多尺度模拟,从原子尺度到流动尺度。%橄榄石是最丰富的上层地层幔矿物质,同时在帕特里克·科尔迪尔(Patrick Cordier)等人发表了关于橄榄石聚集体变形的一个模型,而旋转旋转缺陷的情况下,它在应力下的变形是对地幔行为的。 (被称为“旋错”)的运动也包括在内,这是在以前的地幔流变学研究中被忽略的一个因素。作者的认为是,这种“旋错”运动有可能为描述橄榄石中的“塑流”提供所缺失的机制,这将使研究人员能够对上层地幔的流变学进行从原子尺度到大尺度地幔流的多尺度模拟研究。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2014年第7490期|51-56a1|共7页
  • 作者单位

    Unite Materiaux eT Transformations,UMR 8207 CNRS and Universite Lille 1,59650 Villeneuve d'Ascq,France;

    Geosciences Montpellier,UMR 5342 CNRS and Universite de Montpellier 2,34095 Montpellier,France;

    Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mecanique des Materiaux,UMR 7239 CNRS and Universite de Lorraine,lle du Saulcy,57045 Metz Cedex,France;

    Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mecanique des Materiaux,UMR 7239 CNRS and Universite de Lorraine,lle du Saulcy,57045 Metz Cedex,France;

    Geosciences Montpellier,UMR 5342 CNRS and Universite de Montpellier 2,34095 Montpellier,France;

    Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mecanique des Materiaux,UMR 7239 CNRS and Universite de Lorraine,lle du Saulcy,57045 Metz Cedex,France;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

  • 入库时间 2022-08-18 02:52:59

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