JGR: Evolución microestructural en olivino rico en hierro
Qi Chaojiao-JGR: Evolución microestructural en olivino rico en hierro
Las propiedades reológicas del olivino afectan una variedad de procesos geológicos en la Tierra y otros planetas del sistema solar. Estudios experimentales anteriores han encontrado que la reología del olivino no solo depende de parámetros termodinámicos como la tensión, la temperatura, la presión de confinamiento, la fugacidad del oxígeno, el contenido de fusión y el contenido de agua, sino que también se ve afectada por el tamaño del grano y la microestructura. Las investigaciones anteriores sobre este tema se han centrado principalmente en el olivino rico en forsterita, que tiene una composición similar al olivino natural del manto terrestre. Sin embargo, el olivino es una solución sólida y su composición puede variar desde silicato de magnesio puro (Mg 2 SiO 4 , Fo) hasta silicato de hierro puro (Fe 2 SiO 4 , Fa). La composición promedio de olivino en el manto terrestre es Fo 90 (la forsterita pura representa 90 moles), mientras que la composición de olivino en el manto marciano es de aproximadamente Fo75 a FoFo 77. Además, la fayalita Fo 50 se utiliza a menudo para simular el olivino natural porque se deforma más fácilmente en condiciones de laboratorio. Sin embargo, no se ha investigado en profundidad el efecto del contenido de hierro en la evolución de la microestructura del olivino.
Qi Chao, investigador asociado del Laboratorio Clave de Física Terrestre y Planetaria del Instituto de Geología y Geofísica de la Academia China de Ciencias, junto con el profesor Zhao Yonghong de la Universidad de Pekín, el profesor Kohlstedt y el investigador Zimmerman de la Universidad de Minnesota, y Kim Dae del Instituto Coreano de Investigación Polar. El investigador Nai realizó experimentos de deformación a alta temperatura y alta presión en una serie de muestras de olivino con diferentes contenidos de hierro, y analizó la microestructura de las muestras deformadas, con el objetivo de revelar el efecto de contenido de hierro en la orientación preferida de la red (CPO) y el tamaño del grano, lo que proporciona una mayor comprensión de la relación de acoplamiento entre deformación y estructura.
El estudio encontró que a medida que aumenta la deformación, el CPO cambia de la configuración de tipo D generada por el deslizamiento de dislocación de los dos sistemas de deslizamiento (010)[100] y (001)[100]. la configuración tipo A producida por el deslizamiento de dislocación del sistema de deslizamiento (010)[100]. La evolución de este CPO es similar a la del Fo 90 y es independiente del contenido en hierro. El análisis de anisotropía de ondas sísmicas basado en CPO también encontró que las muestras con diferentes contenidos de hierro alcanzarán la misma anisotropía radial máxima de ~1,15 después de que la deformación cortante alcance 3,5. Este resultado muestra que es factible utilizar CPO producido en olivino rico en hierro para simular la anisotropía sísmica del olivino del manto. También muestra que el método de investigación de anisotropía de ondas sísmicas aplicado al olivino rico en hierro en la Tierra se puede aplicar al manto marciano rico en hierro. Esta investigación brinda apoyo para el uso de métodos de investigación en la Tierra para estudiar los datos sísmicos de Marte.
Figura 2 (a) Evolución de la resistencia del CPO y (b) anisotropía radial con deformación por corte. El naranja es Fo 70, el verde es Fo 50 y el azul es Fo 0. Los círculos sólidos y las líneas continuas representan condiciones sin agua, y los círculos huecos y las líneas discontinuas representan condiciones que contienen agua
Los resultados fueron publicados en la revista académica internacional autorizada JGR: Solid Earth (Qi Chao, Zhao Yonghong, Zimmerman M E, Kim D, Kohlstedt D L. Evolución de las propiedades microestructurales del ricoolivino de hierro cortado [J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2021, 126(3): e2020JB019629. Esta investigación fue financiada por el Proyecto Clave de Despliegue Independiente del Instituto de Geología y Geofísica de la Academia de Ciencias de China, el Proyecto Nacional Clave de I+D, el Proyecto de Investigación del Instituto Polar Coreano y la Fundación de Ciencias Naturales de los Estados Unidos.
Revisión: Zhang Song Wang Haibo