地球科学：マントル条件下でブリッジマナイトよりゆっくり変形するペリクレース

地球内部からの熱の輸送はマントル対流を駆動し、これには数十億年にわたる固体岩石の変形が伴う。地球の下部マントルは、鉄を含むブリッジマナイト（MgSiO₃）と約25％の体積のペリクレース（MgO；鉄もいくらか含む）によって主に構成されている。フェロペリクレースがブリッジマナイトよりも弱いことは、一般的に認められている。近年、妥当な温度圧力条件下での、下部マントルを代表する集合体の研究が大きく進展してきた。しかし、自然のひずみ速度は実験室の値より8〜10桁低く、まだ到達できない領域である。岩石とその構成鉱物の変形機構が特定されれば、マルチスケールの数値モデルによってこの限界を克服し、到達できないひずみ速度におけるレオロジー的性質を決定することができる。今回我々は、2.5次元の転位力学を用いて、下部マントルの温度圧力条件におけるMgOペリクレースの低応力クリープをモデル化した。我々は、ペリクレースが、こうした条件下では非常にゆっくりと変形し、特に、その速度は純粋な上昇クリープによって変形するブリッジマナイトよりはるかに遅い。これは、圧力下ではペリクレース内の酸素がゆっくりと拡散することに起因している。集合体では、この二次的な相は変形にほとんど加わらないため、下部マントルのレオロジーはブリッジマナイトによって非常によく記述される。今回の結果は、ひずみ速度の関数として変形機構が根本的に変化し得ることを示している。

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