Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

ANIsotropic viscosity in MAntle dynamics

Alternativ tittel: Anisotrop viskositet i manteldynamikk

Tildelt: kr 7,6 mill.

Prosjektnummer:

314742

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2021 - 2025

Geografi:

I ANIMA undersøker vi bevegelser i jordens mantel, som strekker seg ned til 2900 km under jordoverflaten. Under de stive litosfærene platene (~ 100 km tykke) deformeres mantelen på en flytende (viskøs) måte under påvirkning av langvarige tektoniske krefter. Deformasjon er vanligvis veldig langsom (noen få cm/år) og bestemmes av mantelviskositeten. Viskositeten til et materiale avhenger av mange faktorer, inkludert temperatur, sammensetning samt kreftene som påføres materialet. Nye laboratorieeksperimenter har vist at viskositeten til mantelen også avhenger av retningen til disse kreftene. Vi kaller denne oppførselen anisotropi (dvs. retning-avhengig) viskositet. Fordi viskositeten til mantelen påvirker mange dynamiske prosesser, fra bevegelsen av tektoniske plater til fjellkjedebygning og vulkansk aktivitet, følger det at anisotrop viskositet i stor grad kan påvirke dynamikken til planeten vår. For å vurdere hvordan anisotrop viskositet påvirker geodynamikk, må vi først forstå dens opprinnelse. Laboratorieeksperimenter på mantelmineralet olivin, har vist at anisotropi stammer fra strukturen og orienteringen til disse mineralene. Mineralets orientering er vanligvis skapt ved tektoniske krefter som har deformert mantelen. Derfor må vi studere anisotropisk viskositet i kombinasjon med teksturdannelse (orienteringen av olivin krystaller) i mantelen. I en forundersøkelse fant vi at de to faktorene er koblet sammen. I ANIMA vil vi utvikle et numerisk modelleringsverktøy som lar oss studere dannelsen av olivin tekstur i kombinasjon med effekten av viskøs anisotropi i mantelen. Vi vil bruke dette verktøyet til å studere virkningen av viskositets anisotropi på en rekke geodynamiske prosesser. Resultatene vil reformere vår forståelse av påkjenninger, temperaturer og deformasjonsmønstre under havbassengene, og de seismiske og vulkanske farene forbundet med dem.

Olivine, the main rock-forming mineral of Earth's mantle, responds to tectonic stress by deforming viscously over millions of years. This deformation creates an anisotropic (direction-dependent) texture that typically aligns with the mantle flow direction. We can observe this anisotropic texture by detecting directional differences in seismic wave propagation speed across the textured mantle. According to laboratory experiments on olivine, we expect this texture to also exhibit anisotropic viscosity (AV), with deformation occurring more easily when it is parallel to, rather than across, the texture. Seismic constraints indicate strong olivine alignment under oceanic plates, in a direction parallel to their movement. AV caused by this alignment may double tectonic plate speeds, but it may also impede changes in plate motion direction. In a subduction zone, where an oceanic plate sinks into the mantle and induces a mantle flux around the sinking slab, olivine alignment varies significantly, complicating the interpretation of seismic anisotropy. The associated AV may result in complex viscosity variations around the slab, which should affect overall mantle flow patterns, and consequently impact the stresses, thermal structure, and volcanism near subduction zones. Although AV fundamentally affects these mantle systems, it has never been considered in its full 3D form within geodynamic models. Recent laboratory measurements on deforming olivine provide us a new deformational framework that allows relating AV to the texture of the olivine crystals in the rock. In ANIMA we will utilize this new framework to create a numerical tool that incorporates coupled olivine texture development and anisotropic viscosity into 3D numerical models of mantle deformation. We will use this tool to constrain the impact of AV on mantle convection, tectonic plate motions, and mantle flow around subduction zones, potentially revolutionizing our understanding of these systems.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek