Rheologie van aard materialen: de afstand tussen de tijdschalen van het laboratorium en de mantel overbruggen (TimeMan). (TimeMan)

De meeste grootschalige geologische processen zoals platentektoniek of mantelconvectie omvatten plastische vervorming van rotsen. Met de meest recente ontwikkelingen is het bepalen van hun reologische eigenschappen bij natuurlijke spanningswaarden iets dat we echt kunnen bereiken in het komende decennium. Momenteel worden deze reologische eigenschappen beschreven met empirische vergelijkingen die passen op macroscopische, gemiddelde eigenschappen, verkregen in laboratoriumexperimenten uitgevoerd op menselijke tijdschalen. Hun extrapolatie naar aardse omstandigheden over verschillende orden van grootte is zeer twijfelachtig, zoals aangetoond door recente vergelijking met geofysische waarneembare oppervlakte. Spanningssnelheden koppelen ruimte en tijd. We kunnen de tijd niet uitbreiden, maar we kunnen nu wel lengteschalen verkleinen. Door de nieuwe generatie nanomechanische testmachines te gebruiken in transmissie-elektronenmicroscopen, kunnen we toegang krijgen tot elementaire vervormingsmechanismen en, belangrijker, kunnen we de belangrijkste fysieke parameters meten die hun dynamiek regelen. Op deze schaal kunnen we toegang krijgen tot zeer trage mechanismen die voorheen buiten bereik waren. Deze benadering kan worden aangevuld met numerieke modellering. Door de recente ontwikkelingen bij het modelleren van de zogenaamde "zeldzame gebeurtenissen" te gebruiken, kunnen we mechanismen in dezelfde tijdschalen als de nanomechanische testen, modelleren. Door het combineren van nanomechanische testen en geavanceerde numerieke modellering van elementaire processen willen we een nieuwe generatie reologische wetten uitwerken, gebaseerd op de fysica van vervorming, die expliciet tijd in rekening brengt (dwz spanningssnelheid) en geen extrapolatie vereist voor natuurlijke processen. Toegepast op olivijn, het hoofdbestanddeel van de bovenste mantel, levert dit de eerste robuuste, op fysica gebaseerde reologische wetten voor de lithosferische en asthenosferische mantel die zullen worden vergeleken met oppervlakte parameters en opgenomen in geofysische convectiemodellen.

Trefwoorden:REOLOGIE

Disciplines:Structurele en mechanische eigenschappen, Mineralogie en kristallografie, Tektoniek

Project type:Samenwerkingsproject