深源地震相变机制之谜的解析
摘要：深部聚焦地震通常发生在350-660千米深度，压力为12-23 GPa，温度为1800-2000 K。通常认为这些地震是由橄榄石-尖晶石相变引起的。然而，存在许多疑问：(a)从地质变形（10^-17-10^-15 1/s）跳跃到地震应变速率（10-10^3 1/s）的机制是什么？没有相变是否可能？(b)高温下，具有短暂性橄榄石，在尖晶石的稳定区域中存在超过百万年的时间，并在秒钟内突然发生相变并生成地震应变速率（10-10^3 1/s）的机制是什么？(c)如何将在相变期间动力学上主导屈服地震信号与容积变化进行连接？本文引入了几个新概念的组合，使我们能够定量解决上述疑问。我们将橄榄石中的相变视为塑性应变诱导（而不是压力/应力诱导），并找到了剪切带中的耦合变形-相变-加热过程的解析三维解。此解析预测了严重（奇异）的相变引起塑性变形过程（TRIP）和自爆TRIP-PT加热过程的条件，因为TRIP和应变诱导的相变之间存在正热机化学反馈。在自然界中，这个过程导致带状区域内的温度超过不稳定的平衡温度，在完成相变后，发生剪切带内的自爆加热过程。没有相变和TRIP，温度和应变速率的显著增加是不可能的。由于实验室中带状区域的较小厚度，带状区域内部不会发生加热，相变后的塑性流动非常有限。我们的发现改变了研究深部聚焦地震和塑性流动过程中相变的主要概念。
作者：Valery I. Levitas
论文ID：2110.10862
分类：Geophysics
分类简称：physics.geo-ph
提交时间：2022-11-09