用电阻率“读出”上地幔黏度:位错蠕变与电导的微观点缺陷桥梁
论文信息:Li, M., Xu, Y., Liu, L., Yang, B., Zhang, Y., Zhu, Y., & Liu, S. (2024). Physical link between effective viscosity and electrical resistivity for dislocation creep in upper mantle and its application in Northwest Xinjiang, China. Geophysical Journal International, 240, 1295–1307. https://doi.org/10.1093/gji/ggae438 上地幔的有效黏度是理解岩石圈动力学与板块运动的核心参数,但在野外观测中直接"测量"它却极其困难。好在近二十年大地电磁(MT)方法给出了一条诱人的路径:既然电阻率剖面可以刻画地下的温度、含水量与部分熔融,那么它能否进一步"换算"出黏度分布?过去的研究大多建立在"电阻率与黏度正相关"的经验假设上,其物理根基仍不够扎实。本文(第一作者为李蔓,浙江大学地球科学学院,我们课题组的合作成果之一)从点缺陷化学与电中性原理出发,为位错蠕变控制的上地幔建立了一条电阻率—有效黏度之间的微观物理桥梁,并成功应用于新疆西北部的塔里木—天山—准噶尔地区。下面梳理这篇 GJI 论文的核心思想与结果。 为什么要把黏度与电阻率联系起来 有效黏度的经验公式(Karato & Wu, 1993;Xu et al., 2018)形如 η = σ / ε̇ = A · dᵐ · Cwʳ · fO₂^q · σⁿ⁻¹ · exp[(E + P·V)/RT], ...