Результаты, которые были просто изданы по своей природе, подходят вне объема геонаук: они обеспечивают новый, чрезвычайно мощный инструмент для исследования динамики твердых частиц и для материаловедения в целом.Земля непрерывно выделяет свое тепло через конвективное движение в мантии Земли, которая лежит в основе корки. Понимание этой конвекции поэтому фундаментально для исследования тектоники плит. Мантия составлена из твердых скал.
Для конвективного движения произойти, для кристаллической решетки этих скал должно быть возможно исказить. До сих пор это было парадоксом, что наука была неспособна полностью решить.
В то время как дефекты в кристаллической решетке, названной дислокациями, дают очень хорошее объяснение пластичности металлов, они недостаточны, чтобы объяснить деформации, которым подвергаются определенные скалы мантии.Исследователи подозревали, что решение состояло в том, чтобы быть найдено на границах между минеральным зерном, которое составляет скалы. Однако им недоставало, концептуальные инструменты должны были описать и смоделировать роль, которую играют эти границы в пластичности скал. Исследователи при Объединении Materiaux и Преобразований (CNRS/Universite Lille 1/Ecole Nationale Superieure de Chimie de Lille) в сотрудничестве с исследователями в Геонауках Laboratoire Монпелье (CNRS/Universite Монпелье 2) и Laboratoire d’Etude des Microstructures et de Mecanique des Materiaux (CNRS/Universite de Lorraine/Arts et Metiers ParisTech/Ecole Nationale d’Ingenieurs de Metz) теперь объяснили эту роль.
Они показали, что кристаллическая решетка границ зерна показывает очень определенные дефекты, известные как ‘дисклинации’, которыми до настоящего времени пренебрегли. Исследователи преуспели в том, чтобы наблюдать их впервые в образцах olivine (который составляет целых 60% верхней мантии) при помощи электронного микроскопа и определенной обработки изображения. Они даже пошли далее: на основе математической модели они показали, что эти дисклинации дали объяснение пластичности olivine. Когда механическое напряжение применено, дисклинации позволяют границам зерна переместиться, таким образом позволяя olivine искажать в любом направлении.
Поток в мантии больше не таким образом несовместим с ее жесткостью.Это исследование идет вне объяснения пластичности скал в мантии Земли: это – важный шаг вперед в материаловедении.
Рассмотрение дисклинаций должно предоставить ученым новый инструмент, чтобы объяснить много явлений, связанных с механикой твердых частиц. Ученые намереваются продолжить свое исследование структуры границ зерна, не только в других полезных ископаемых, но также и в других твердых частицах, таких как металлы.