从温和到野蛮的地球上层幔体塑性

地球上层幔体的流动长期被认为是通过缓慢且近乎连续的缓动发生。这种行为在经典的高温变形实验中观察到，是地球动力学模型中的一个基本组成部分。然而，最新一代高分辨率实验能够感知变形速率中时间异质性，揭示了从金属到冰等材料均表现出从温和到野蛮塑性的谱系。仍然未知，地球上层幔体中最丰富的矿物橄榄石是否总是表现出温和的连续流动，还是可能表现出塑性应变率中间歇的野蛮波动。本文演示了即使在其行为被预测为相对温和的条件下，橄榄石也表现出可测量的野蛮性。在室温下的纳米压痕实验中，连续的塑性流动被间歇性位移脉冲所 punctuated，这些脉冲呈对数分布的幅度，表明相关位错运动的 avalanche，约占塑性应变的 8±6%。令人惊讶的是，温和-野蛮塑性框架预言，野蛮性应随深度增加而增大，导致流体上层幔体的变形几乎完全通过粒度尺度上的野蛮波动实现。对地质材料中出现间歇性塑性的认识，为位错介导的流动提供了新的微物理模型约束，并引发关于深层地震和缓慢滑移事件等本应脆性区域中暂态不稳定性机制的疑问。