Kristaller kırılmak yerine bükülebilir ve akabilir.

Bilim İnsanları Dünya’nın Mantosunun Derinliklerinde Beklenmedik Bir Davranış Keşfetti

Dünya Çekirdeği İç Yapısı Katmanları İllüstrasyonu

Dünya’nın mantosu, kabuğun tabanından dış çekirdeğe kadar uzanan ve yaklaşık 2.900 kilometre derinliğe ulaşan geniş, çoğunlukla katı bir katmandır. Esas olarak olivin ve piroksen gibi silikat minerallerinden oluşur ve jeolojik zaman ölçeklerinde yavaş akan, sünek bir ortam gibi davranır.

Yaygın minerallerdeki küçük kusurlar, Dünya’nın iç kısmının nasıl hareket ettiğine dair beklenmedik modeller ortaya çıkarabilir.

Mineraller, ayaklarımızın altındaki kayalardan gezegenin derin iç kısımlarına kadar etrafımızdaki dünyayı sessizce şekillendirir. Bunların özünde, atomların kesin, üç boyutlu desenlerde tekrar ettiği düzenli dizilimler olan kristaller bulunur. Bu yapılar katı görünse de, göründüklerinden çok daha dinamiktirler.

Dünya’nın derinliklerinde bulunanlar gibi yoğun basınç ve ısı altında, kristaller kırılmak yerine bükülebilir ve akabilir. Bu yetenek, dislokasyon olarak bilinen, atomik yapıdaki mikroskobik kayma bölgeleri gibi davranan küçük kusurlardan gelir. Bunlar, katı kayanın zamanla yavaşça deforme olmasına izin verir; bu süreç nihayetinde tektonik plakaların hareketini yönlendirmeye yardımcı olur.

Bazı kristallerde dislokasyonlar bol miktarda bulunurken, diğerlerinde nadirdir ve tespit edilmeleri zordur. Onları bulmak, samanlıkta iğne aramak kadar zor olabilir.

Dünya’nın iç kısmının üst 400 km’sinde (yaklaşık 250 mil) en yaygın mineral olan olivin, nasıl deforme olduğu uzun süredir incelenmektedir. Bilim insanları, “a” ve “c” olarak etiketlenen iki ana dislokasyon hareketi yönü belirlemiştir. “B” olarak bilinen üçüncü bir yön ise geleneksel olarak nadir ve daha az önemli kabul edilmiştir.

Liverpool Üniversitesi’nden bir yer bilimcinin liderliğindeki yakın tarihli bir çalışma, bu varsayımı yeniden ele aldı. Araştırma, levha tektoniğini yönlendiren kilit bir süreç olan olivinin nasıl deforme olduğunu ve bu süreçte rol oynayan dislokasyon türlerini daha iyi anlamayı amaçladı.

İleri Mikroskopi Teknikleri

Ekip, kristal yönelimindeki ince farklılıkları mikroskobik ölçekte haritalayan gelişmiş bir mikroskopi yöntemi olan Elektron Geri Saçınımı Kırınımını (EBSD) kullandı.

Analizleri, incelenen kristallerin yaklaşık %17’sinin, daha önce olduğundan az tahmin edilen “b” dislokasyonlarıyla bağlantılı deformasyon sergilediğini gösterdi.

Bu sonucu doğrulamak için araştırmacılar, dislokasyonları doğrudan görüntüleyebilen Geçirimli Elektron Mikroskobuna (TEM) yöneldi. EBSD tarafından “b” kayması gösteren bölgelere odaklanarak, bu yapıların gerçekten de mevcut olduğunu doğrulayan ayrıntılı görüntüler elde ettiler.

Kristal Deformasyonu Olivin

Elektron mikroskobu karakterizasyonundan olivinde renk kodlu kristal yönelim haritası. Pürüzsüz renk değişimleri dislokasyonların varlığını göstermektedir.

Geophysical Research Letters dergisinde yayınlanan çalışmanın başyazarı ve Liverpool Üniversitesi’nde Jeoloji alanında George Herdman Profesörü olan John Wheeler şunları söyledi:

“Bulgularımız, bu dislokasyonların daha önce düşünülenden daha yaygın olabileceğini ve Dünya’nın mantosunun nasıl deforme olduğuna dair anlayışımızı geliştirdiğimizi gösteriyor.

“Bunların varlığı basınç, sıcaklık ve gerilim seviyelerinden etkilenebilir. Bu nedenle, doğal numunelerde ‘b’ dislokasyonlarını ölçmek, bilim insanlarının deformasyonun derinliğini ve bu sırada yaşanan koşulları belirlemesine yardımcı olabilir.”

Daha Geniş Uygulamalar ve Gelecek Araştırmaları

Çalışma ayrıca EBSD’nin, kristaller içinde daha yakından incelemeye değer alanları hızla nasıl belirleyebileceğini de vurguluyor. Araştırmacılar daha sonra bu bölgeleri daha ayrıntılı incelemek için TEM gibi daha yüksek çözünürlüklü araçları kullanabilirler.

Profesör Wheeler şunları ekledi: “Kullandığımız yaklaşım, bilim insanlarının Dünya’nın içindeki jeolojik süreçler hakkında daha iyi bir anlayış geliştirmelerine yardımcı olabilir. Ayrıca malzeme biliminde daha geniş uygulama alanları da bulabilir. Örneğin, olivin, çok sayıda endüstriyel kullanımı olan perovskitlerle kristal benzerliklerine sahiptir. Yarı iletkenler gibi bazı malzemeler, üretim süreci nedeniyle performansa zarar veren dislokasyonlar içerir, bu nedenle bunların bolluğu ve düzenlenişlerinin araştırılması gerekir.”

Kaynak. SciTechDaily
Haber Veriyoruz