Letter 地球：マントルの超塑性とその自発的消滅 2010年12月23日 Nature 468, 7327 doi: 10.1038/nature09685 多結晶体物質が異常な延性を示す性質は超塑性として知られ、金属にとどまらず、セラミックス材料でも発現することがわかっている。このような超塑性的振る舞いは、氷床表層から地球下部マントルに至る物質にも生じているだろうと数十年前から推定されてきた。材料科学では、物質が破壊せずに大きな伸張歪み変形を起こす際に超塑性と認定されるが、地球物質で実験的にこの特性を示せた例はない。本論文では、地球マントルを構成する鉱物の多結晶であるフォルステライト＋ペリクレース（9:1）とフォルステライト＋エンスタタイト＋ディオプサイト（7:2.5:0.5）が、融点以下で最大500パーセントの一様な伸張変形することを示す。この超塑性変形は歪み硬化を伴い、それは超塑性の鉱物粒子サイズ敏感性と鉱物粒子交換過程（すなわち粒界すべり）下での粒子成長により、よく説明できる。粒界すべりは超塑性の主要な変形メカニズムである。ここでは、観察された歪み–粒子サイズ–粘性関係則を、上部マントル内の剪断帯や、相転移が起きた後マントル遷移層や下部マントルに貫通する沈み込むスラブ内部などの、超塑性変形が生じていると考えられる領域に適用した。計算によると、マントル内における超塑性変形は細粒な鉱物粒子（≤ 1 µm)を粗い粒子（1〜10mm）の集合体にする著しい粒子成長を必然的に伴い、その結果マントルの粘性が増加し、最終的に超塑性変形は終焉すると考えられる。 Full Text PDF 目次へ戻る
