矿物是地球物质的重要组成部分,其内部由规则重复排列的原子构成晶体结构。在外部应力作用下,晶体会发生变形,并在原本有序的晶格中产生被称为“位错”的线性缺陷。位错可被视为原子排列中的微小断裂或位移,使晶体能够在应力下改变形状。不同变形晶体中的位错数量差异较大,有的密集,有的则相对稀少。
橄榄石是地球上部约400公里范围内最常见的矿物之一。长期以来,研究人员普遍认为橄榄石中的位错主要沿两个方向移动,分别称为“a”和“c”;而第三个方向“b”通常被视为较为罕见,对变形影响相对有限。

利物浦大学一名地球科学家领衔的研究对橄榄石变形机制进行了进一步分析,旨在加深对其变形过程及位错类型的理解。研究团队采用电子背散射衍射(EBSD)技术,测量微观尺度上晶体取向的细微变化,以识别与变形相关的结构特征。
研究结果发表于《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)。论文指出,在所研究的晶体中,约17%显示出与此前较少被关注的“b”位错相关的变形证据。为核实这一发现,研究人员随后使用透射电子显微镜(TEM),对EBSD识别为“b”滑移的区域进行位错直接成像,相关图像进一步确认了“b”位错的存在。

利物浦大学乔治·赫德曼地质学教授、该研究第一作者约翰·惠勒教授表示,研究结果表明,“b”位错可能比此前认识更为普遍,有助于提升对地幔变形方式的理解。他同时指出,“b”位错的出现可能受到压力、温度和应力水平影响;对天然样品中“b”位错的测量,或可帮助研究人员判断变形发生的深度及其经历的条件。
研究还展示了EBSD在快速定位晶体内关键区域方面的作用,使研究人员能够在此基础上使用TEM等更高分辨率手段开展针对性观察。惠勒补充称,该方法不仅有助于理解地球内部地质过程,也可能在材料科学领域具有更广泛的应用。例如,橄榄石的晶体结构与钙钛矿相似,而钙钛矿在工业中用途广泛;此外,一些材料(如半导体)在制造过程中可能产生位错并影响性能,因此需要研究位错的数量及其排列特征。