Тектоника плит, путь Литосферные плиты перемещаются обособленно и возвращаются вместе, использовался с 1960-х, чтобы объяснить местоположение вулканов и землетрясений.Исследование (связь здесь) изданный среда, 13 сентября в Научных Достижениях журнала American Association for the Advancement of Science, решает 40 лет разногласия в наборах данных о силе olivine, самый богатый минерал, найденный в верхних 250 милях или так Земли, известной как мантия.
«Измерение силы olivine очень важно для понимания, как сильные тектонические плиты, который, в свою очередь, имеет значение для того, как пластины ломают и создают зоны субдукции как те вдоль пластины Cascadia, которая бежит по западному побережью Канады к западному побережью Соединенных Штатов», сказал Уоррен, геолог в Колледже Земли, Океана и Окружающей среды. Для понимания также важно, как пластины перемещаются по миллиону временных рамок года.Бумага продемонстрировала, что сила olivine чувствительна к размеру и что olivine более силен меньшее объем, который измерен, что-то, что было известно в материаловедении многими металлами и керамикой, но не было изучено в геологическом материале прежде.
Уоррен объяснил, что проблема с изучением скал на поверхности земли состоит в том, что они больше не подвергаются высокому давлению, найденному в земле, которые заставляют материалы течь (как лед в леднике). Воссоздание этих поднятых давлений в лаборатории трудное, будучи сложно ученым изучать прочность материала в лаборатории.Исследователи использовали технику, названную инструментованным наноуглублением, чтобы измерить силу olivine. Техника позволила им воссоздавать условия давления, подобные тем в земле, нажав алмазный наконечник, который был тщательно машинным к определенной геометрии в olivine кристалл, чтобы измерить ответ материала.
Алмазные подсказки расположились в размере от 5 до 20 микронов (0,000001 метра). Исследователи выполнили сотни тестов углубления на крошечных olivine кристаллах меньше чем квадрат сантиметра и нашли, что olivine кристалл стал более слабым, поскольку размер алмазного наконечника увеличился.Чтобы утвердить этот эффект размера, исследователи рассмотрели доступные литературные данные на основании olivine, чтобы определить размеры и области, которые были проверены в предыдущих экспериментах, датирующихся к концу 1970-х.
Эффект размера обнаружился в старых данных, также.«Причина, которую ценность 40 лет данных не согласовывает от одного эксперимента до следующего, состоит в том, потому что ученые измеряли различные размеры или области olivine», сказал Уоррен. «Но если Вы готовите ту же самую информацию как функция объема выборки, наборов данных, на самом деле соглашаетесь и показываете ту же самую общую тенденцию – чем больше углубление в проверенном материале, тем более слабый olivine становится».Теперь, когда Уоррен и ее коллеги понимают этот эффект размера, они обращают свое внимание к тому, как температура затрагивает силу olivine, и более широко, на том, где тектонические плиты могли бы сломаться и дать начало потенциальным зонам субдукции.Температуры в земле намного более горячие, чем на поверхности и могут колебаться от 1 470 до 2 200 градусов по Фаренгейту (800 – 1 200 градусов Цельсия).
Команда также рассмотрит то, что ролевая вода играет в структуре olivine полезных ископаемых и скал в земле. По словам Уоррена, текущие оценки предполагают, что земля содержит эквивалент 50 процентов к 4 раза количеству воды, найденной в глобальном океане.
«Когда геологи смотрят на то, как ошибки скрепляют пряжкой и искажают, это в очень маленькой шкале расстояний, где условия в эффекте размера действительно имеют значение, точно так же, как наши тесты olivine в лаборатории», сказал Уоррен. «Но этот эффект размера исчезает, когда Вы добираетесь до достаточно большой шкалы расстояний на тектонических плитах, таким образом, мы должны рассмотреть другие вещи как то, когда температура и вода начинают играть роль».