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Evidence of phase nucleation during olivine diffusion creep: A new perspective for mantle strain localisation

Authors :
Jacques Précigout
Holger Stünitz
Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO)
Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Géodynamique - UMR7327
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Department of Geology, University of Tromsø
University of Tromsø (UiT)
ETH fellowship ap-plication FEL01 09-3
ANR-10-LABX-0100,VOLTAIRE,Geofluids and Volatil elements – Earth, Atmosphere, Interfaces – Resources and Environment(2010)
European Project: 290864,EC:FP7:ERC,ERC-2011-ADG_20110209,RHEOLITH(2012)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Source :
Earth and Planetary Science Letters, Earth and Planetary Science Letters, Elsevier, 2016, 455, pp.94-105. ⟨10.1016/j.epsl.2016.09.029⟩, Earth and Planetary Science Letters, 2016, 455, pp.94-105. ⟨10.1016/j.epsl.2016.09.029⟩
Publication Year :
2017

Abstract

International audience; For the past decades, grain size reduction leading to diffusion creep in olivine is believed to be a very important process for strain localisation in the lithospheric mantle. However, the mechanisms of grain size reduction in this regime are still poorly understood (e.g., Platt, 2015). Here we show new experimental results that document grain size reduction and material weakening during wet olivine diffusion creep. While occurring for both, mono-phase and two-phase aggregates, grain size reduction is coeval with strain localisation and local phase mixing in olivine–pyroxene aggregates. Based on evidence of fluid inclusions and cracks filled with a fine-grained phase mixture, we conclude that grain size reduces as a result of fluid-assisted nucleation that takes place in the presence of an aqueous fluid during diffusion creep. Cavitation induced by grain boundary sliding (creep cavitation) can be inferred, and may play a critical role for olivine grain size reduction. Amongst their implications for rock rheology in general, our findings highlight a key process for strain localisation in the ductile uppermost mantle.

Details

Language :
English
ISSN :
0012821X
Database :
OpenAIRE
Journal :
Earth and Planetary Science Letters, Earth and Planetary Science Letters, Elsevier, 2016, 455, pp.94-105. ⟨10.1016/j.epsl.2016.09.029⟩, Earth and Planetary Science Letters, 2016, 455, pp.94-105. ⟨10.1016/j.epsl.2016.09.029⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....acfe0f39ee4f3b3630c94cd4ac47d6c7
Full Text :
https://doi.org/10.13140/rg.2.2.19757.84960