Исследователи из Ливерпульского университета изучили кристаллы оливина и сделали неожиданное открытие. Этот минерал составляет основу верхней мантии Земли. Именно от его поведения зависит, как движутся континенты и работает тектоника плит. Оказалось, что учёные долгие годы недооценивали один из механизмов, который позволяет кристаллам менять форму под давлением.
Оливин, как и любой минерал, состоит из кристаллической решетки. Когда порода испытывает нагрузку, в этой решетке возникают микросдвиги — дислокации. Раньше геологи считали, что таких направлений сдвига два. Третье направление считалось редкостью и не принималось в расчет при описании деформаций.
Команда под руководством профессора Джона Уиллера применила современную технику — дифракцию обратнорассеянных электронов. Метод позволяет разглядеть мельчайшие изменения в ориентации кристаллов. Исследователи просканировали образцы и обнаружили, что примерно в 17% случаев деформация шла по неучтённому направлению. Чтобы исключить ошибку, ученые взяли мощный просвечивающий электронный микроскоп и напрямую сфотографировали дислокации. На снимках гипотеза была подтверждена.
Это меняет понимание процессов в недрах планеты. Возможно, активация редкого типа сдвигов зависит от условий — давления, температуры и уровня нагрузок. Если это так, то по наличию таких дислокаций в природных образцах геологи смогут определять, на какой глубине и в каких условиях деформировалась порода.
Кроме того, исследование показало, что метод дифракции отлично подходит для быстрого поиска нужных зон в кристаллах. Вместо того чтобы вслепую изучать образцы, ученые теперь могут точно нацеливаться на перспективные участки и исследовать их детально под микроскопом.
Практическая польза открытия выходит за рамки геологии. Оливин по структуре близок к перовскитам — материалам, которые широко используют в промышленности, в том числе в электронике. В полупроводниках дислокации часто возникают как дефекты производства и ухудшают работу приборов. Методы, отработанные на оливине, помогут материаловедам контролировать качество кристаллов и повышать надежность чипов.
Источник: Phys.org
Изображение: Geophysical Research Letters (2025)
