Mapping of mechanical hardness in rocks with depth-sensing nanoindentation technique

• Project/Area Number: 20340137
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Geology
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: MASUDA Toshiaki 静岡大学, 理学部, 教授 (30126164)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): ENAMI Masaki 名古屋大学, 大学院・環境学研究科, 教授 (20168793)
• Project Period (FY): 2008 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000); Fiscal Year 2011: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2010: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2009: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2008: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 超微小硬度計 / 鉱物 / ループエネルギー / 圧痕 / 定荷重変位 / 点接触変形 / 不均質性 / アクティブ防振台 / 石英 / 結晶方位 / 超臨界水 / レーザーラマン分光装置 / バーコビッチ圧子 / ダイヤモンド圧子 / マイヤー硬度 / エネルギー原理 / 石英単結晶 / ビッカース圧子 / 三角錐圧子 / ルーブエネルギー / 結晶方位依存性 / アクティブ微少振動制御システム / ヘルツ圧子 / ヌープ圧子 / ラマン分光学 / 力学的不均質性

Research Abstract

Rocks consist of parts with various mechanical hardnesses. I propose in this study a technique of mechanical mapping to reveal a distribution of harder parts and softer parts within a well-polished surface of rocks with a depth-sensing nano-indentation tester. Introduction of an active damper to nano-indentation technique is very effective to reduce irregularity for measuring the depth of indentation due to tremor. I emphasise in this study that the loop energy and the depth of indentation are the most fundamental data for further analysis of mechanical mapping.

Research Products

• [Journal Article] Ultra-high residual compressive stress(> 2 GPa) in a very small volume(<1μm3) of indented quartz (2011)
  • Author(s): Masuda, T., Miyake, T., Enami, M.
  • Journal Title: American Mineralogist Volume: Vol.96 Pages: 283-287
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of the microboudin method to palaeo differential stress analysis of deformed impure marbles from Syros, Greece : Implications for grain-size and calcite-twin palaeo piezometers (2011)
  • Author(s): Masuda, T., Miyake, T., Kimura, N., Okamoto, A.
  • Journal Title: Journal of Structural Geology Volume: Vol.33 Pages: 20-31
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultra-high residual compressive stress (>2 GPa)in a very smal volume (<1μm^3) of indented quartz (2011)
  • Author(s): Masuda, T., Miyake, T., Enami, M。
  • Journal Title: American Mineralogist Volume: 96 Issue: 2-3 Pages: 283-287
  • DOI: 10.2138/am.2011.3529
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of the microboudin method to palaeodifferential stress analysis of deformed impure marbles from Syros, Greece : Implications for grain-size and calcite-twin palaeopiezometers (2011)
  • Author(s): Masuda, T., Miyake, T., Kimura, N., Okamoto, A.
  • Journal Title: Journal of Structural Geology Volume: 33 Issue: 1 Pages: 20-31
  • DOI: 10.1016/j.jsg.2010.11.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultra-high residual compressive stress (>2 GPa) in a very small volume (<1μm3) of indented quartz. (2011)
  • Author(s): Masuda, T., Miyake, T., Enami, M.
  • Journal Title: American Mineralogist in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of the microboudin method to palaeodifferential stress analysis of deformed impure marbles from Syros, Greece : implications for grain-size and calcite-twin palaeopiezometers. (2011)
  • Author(s): Masuda, T., Miyake, T., Kimura, N., Okamoto, A.
  • Journal Title: Journal of Structural Geology in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of the microboudin method to palaeodifferential stress analysis of deformed impure marbles from Syros, Greece : Implications for grain-size and calcite-twin palaeopiezometers. (2011)
  • Author(s): Masuda, T., Miyake, T., Kimura, N., Okamoto, A.
  • Journal Title: Journal of Structural Geology Volume: 33 Pages: 20-31
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultra-high residual compressive stress(>2GPa)in a very small volume(<1μm^3) of indented quartz. (2011)
  • Author(s): Masuda, T., Miyake, T., Enami, M.
  • Journal Title: American Mineralogical Society of America Volume: 96 Pages: 283-287
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Determination of amphibole fracture strength for quantitative palaeostress analysis using microboudinage structures (2010)
  • Author(s): Kimura, N., Nakayama, S., Tsukimura, K., Miwa, S., Okamoto, A., Masuda, T.
  • Journal Title: Journal of Structural Geology Volume: Vol.32 Pages: 136-150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Determination of amphibole fracture strength for quantitative palaeostress analysis using microboudinage structures. (2010)
  • Author(s): Kimura, N., Nakayama, S., Tsukimura, K., Miwa, S., Okamoto, A., Masuda, T.
  • Journal Title: Journal of Structural Geology 32 Pages: 136-150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Determination of amphibole fracture strength for quantitative palaeostress analysis using microboudinage structures. (2010)
  • Author(s): Kimura, N., Nakayama, S., Tsukimura, K., Miwa, S., Okamoto, A., Masuda, T.
  • Journal Title: Journal of Structural Geology Volume: 32 Pages: 136-150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Determination of amphibole fracture strength for quantitative palaeostress analysis using microboudinage structures (2010)
  • Author(s): Kimura, N., Nakayama, S., Tsukimura, K., Miwa, S., Okamoto, A., Masuda, T.
  • Journal Title: Journal of Structural Geology 32 Pages: 136-150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnitude ofσ1,σ2, andσ3 at mid-crustallevels in an orogenic belt : Microboudin method applied to an impure metachert from Turkey (2008)
  • Author(s): Masuda, T., Nakayama, S., Kimura, N, and Okamoto, A.
  • Journal Title: Tectonophysics Volume: Vol.460 Pages: 230-236
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnitude of S1, S2 and S3 at mid crustal levels in an orogenic belt : Microboudin method applied to an impure metachert from Turkey (2008)
  • Author(s): T. Masuda, S. Nakayama, N. Kimura, A. Okamoto
  • Journal Title: Tectonophysics 460 Pages: 230-236
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 深成岩貫入岩体の周囲の応力場:接触変成面構造パターンの多様性 (2011)
  • Author(s): 増田俊明・松村太郎次郎・大森康智
  • Organizer: 日本地質学会第118年学術大会・日本鉱物科学会2011年年会合同学術大会
  • Place of Presentation: 茨城大学
  • Year and Date: 2011-09-11
• [Presentation] 超微小硬度計を用いた変成岩中の力学的不均一性の測定 (2011)
  • Author(s): 大森康智・増田俊明
  • Organizer: 日本地質学会第118年学術大会・日本鉱物科学会2011年年会合同学術大会
  • Place of Presentation: 茨城大学
  • Year and Date: 2011-09-11
• [Presentation] 深成岩貫入岩体の周囲の応力場:接触変成面構造パターンの多様性 (2011)
  • Author(s): 増田俊明・松村太郎次郎・大森康智
  • Organizer: 日本地質学会第118年学術大会・日本鉱物科学会2011年年会合同学術大会(水戸大会)
  • Place of Presentation: 茨城大学(茨城県)
  • Year and Date: 2011-09-11
• [Presentation] 超微小硬度計を用いた変成岩中の力学的不均一性の測定 (2011)
  • Author(s): 大森康智・増田俊明
  • Organizer: 日本地質学会第118年学術大会・日本鉱物科学会2011年年会合同学術大会(水戸大会)
  • Place of Presentation: 茨城大学(茨城県)
  • Year and Date: 2011-09-11
• [Presentation] 石英表面における点接触部の高速圧力溶解 (2011)
  • Author(s): 森谷祐介・大森康智・増田俊明
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • Place of Presentation: 千葉県幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2011-05-24
• [Presentation] 石英表面における点接触部の高速圧力溶解 (2011)
  • Author(s): 森谷祐介・大森康智・増田俊明
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場(千葉県)
  • Year and Date: 2011-05-24
• [Presentation] Klamath Mountaiで発見した角閃石のparacrystalline microboudinage構造:差応力.歪曲線の復元 (2010)
  • Author(s): 増田俊明・尾吹萌・桑谷立・大森康智・木村希生・岡本敦・鳥海光弘
  • Organizer: 日本地質学会富山大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] 角閃石のパラクリスタラインマイクロブーディンの発見 (2010)
  • Author(s): 増田俊明・尾吹萌・桑谷立・大森康智・木村希生・岡本敦・鳥海光弘
  • Organizer: 日本地質学会富山大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] Klamath Mountainで発見した角閃石のparacrystalline microboudinage構造:差応力-歪曲線の復元 (2010)
  • Author(s): 増田俊明・尾吹萌・桑谷立・大森康智・木村希生・岡本敦・鳥海光弘
  • Organizer: 日本地質学会富山大会
  • Place of Presentation: 富山県
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] Klamath Mountainで発見した角閃石のparacrystalline microboudinage構造:差応力-歪曲線の復元 (2010)
  • Author(s): 増田俊明・尾吹萌・桑谷立, 大森康智・木村希生・岡本敦, 鳥海光弘
  • Organizer: 日本地質学会富山大会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山県)
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] 西アルプスの紅簾石片岩のマイクロブーディン構造を用いた応力歪解析 (2009)
  • Author(s): 大森康智・木村希生・岡本敦・増田俊明
  • Organizer: 日本地質学会岡山大会
  • Place of Presentation: 岡山理科大学
  • Year and Date: 2009-09-06
• [Presentation] 圧痕形成に於ける平行四辺形の法則の提唱 (2009)
  • Author(s): 増田俊明・櫻井涼子・三宅智也・山之内未来・大森康智・針金由美子・岡本敦
  • Organizer: 日本地質学会岡山大会
  • Place of Presentation: 岡山理科大学
  • Year and Date: 2009-09-06
• [Presentation] 圧痕形成に於ける平行四辺形の法則の提唱 (2009)
  • Author(s): 増田俊明・櫻井涼子・三宅智也・山之内未来・大森康智・針金由美子・岡本敦
  • Organizer: 日本地質学会
  • Place of Presentation: 岡山理科大学
  • Year and Date: 2009-09-06
• [Presentation] 圧痕形成における平行四辺形の法則の提唱 (2009)
  • Author(s): 増田俊明・櫻井涼子・三宅智也・山之内未来・大森康智・針金由美子・岡本敦
  • Organizer: 日本地質学会岡山大会
  • Place of Presentation: 岡山県
  • Year and Date: 2009-09-05
• [Presentation] 差応力値の比較:マイクロブーディン法方解石双晶法再結晶粒径法 (2008)
  • Author(s): 増田俊明・三宅智也・木村希生・岡本敦
  • Organizer: 日本地質学会秋田大会
  • Place of Presentation: 秋田大学
  • Year and Date: 2008-09-21
• [Presentation] 超微小硬度計による岩石微細構造の力学的不均質性の解明:測定精度の評価 (2008)
  • Author(s): 大森康智・増田俊明
  • Organizer: 日本地質学会秋田大会
  • Place of Presentation: 秋田大学
  • Year and Date: 2008-09-21
• [Presentation] 高温高圧実験による石英の結晶成長過程の研究:結晶方位異方性の効果 (2008)
  • Author(s): 井元恒・道林克禎・増田俊明
  • Organizer: 日本地質学会秋田大会
  • Place of Presentation: 秋田大学
  • Year and Date: 2008-09-21
• [Presentation] 差応力値の比較:マイクロブーディン法-方解石双晶法-再結晶粒径法 (2008)
  • Author(s): 増田俊明・三宅智也・岡本敦
  • Organizer: 日本地質学会秋田大会
  • Place of Presentation: 秋田県
  • Year and Date: 2008-09-21
• [Presentation] 差応力値の比較 : マイクロブーディン法-方解石双晶法-再結晶粒径法 (2008)
  • Author(s): 増田俊明, 三宅智也, 木村希生, 岡本敦
  • Organizer: 日本地質学会
  • Place of Presentation: 秋田大学
  • Year and Date: 2008-09-21
• [Presentation] 遅れ破壊によるナノメートルスケールの断層の出現 (2008)
  • Author(s): 増田俊明・伊計秀明・大森康智・釘宮康郎
  • Organizer: 日本地球科惑星連合2008年大会
  • Place of Presentation: 千葉県幕張メッセ
  • Year and Date: 2008-05-26
• [Presentation] 石英の結晶成長過程における結晶方位異方性の効果 (2008)
  • Author(s): 井元恒・道林克禎・増田俊明
  • Organizer: 日本地球科惑星連合2008年大会
  • Place of Presentation: 千葉県幕張メッセ
  • Year and Date: 2008-05-26
• [Presentation] 静岡県森町から送信されているアクロス信号の解析-伝達関数の特徴- (2008)
  • Author(s): 吉田康宏・勝間田明男・岩切一宏・國友孝洋・熊澤峰夫・増田俊明
  • Organizer: 日本地球科惑星連合2008年大会
  • Place of Presentation: 千葉県幕張メッセ
  • Year and Date: 2008-05-26
• [Presentation] 遅れ破壊によるナノメートルスケールの断層の出現 (2008)
  • Author(s): 増田俊明・伊計秀明・神田寛行・釘宮康郎・大森康智
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • Place of Presentation: 千葉県
  • Year and Date: 2008-05-26
• [Book] はじめての応力 (2010)
  • Author(s): 増田俊明
  • Total Pages: 168
  • Publisher: 朝倉書店
• [Remarks]
  • URL: http://www.sci.shizuoka.ac.jp/~geo/staff/Masuda/Masuda.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.sci.shizuoka.ac.jp/~geo/staff/Masuda/Masuda.html
• [Remarks] インターネットのホームページアドレス
  • URL: http://www.sci.shizuoka.ac.jp/%7egeo/staff/Masuda/Masuda.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.sci.shizuoka.ac.jp/^geo/staff/Masuda/Masuda.html