回転式DAC × レーザー加熱 = 地球深部に沈み込んだ海洋地殻の変形特性の解明
| Project/Area Number |
21K18647
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
東 真太郎 東京工業大学, 理学院, 助教 (60771293)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 回転式ダイヤモンドアンビルセル / 変形実験 / 高温高圧 / 海洋地殻 / 下部マントル / 高温技術 / イメージ炉 / 回転式DAC |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、独自に開発を進めてきた高圧変形試験機である回転式ダイヤモンドアンビルセルにレーザー加熱を導入することで、地球内部へと沈み込んだプレートの地殻を構成する鉱物の合成と高温高圧変形実験を行う。これによってこれまでの変形実験装置の実験可能な温度圧力範囲の拡大と、地球深部へ沈み込んだプレートの海洋地殻部分の変形特性とダイナミクスの理解を前進させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、応募者グループが独自に開発した回転式ダイヤモンドアンビルセル(DAC)における新たな高温技術を切り開くとともに、下部マントル領域(>23GPa)に沈み込んだプレートの海洋地殻部分を構成する高圧鉱物の変形特性の解明に貢献することを目的とする。
現在、新たな加熱システムとして回転式DACに近赤外線集光加熱（イメージ炉）を導入し、まずその加熱テストや最適化を進めている。導入前の簡易的な予備実験では773 Kまでの加熱に留まっていたが、現在1000 Kまでの加熱が可能となった。この加熱システムの仕様を考えると1300ー1400 Kまでの加熱が十分実現可能であり、最終年度ではこの加熱システムを利用した高温での変形実験に取り掛かる予定である。
加熱システムの開発と並行して、地殻物質の構成鉱物の高圧相である含水スティショバイト(SiO2)の変形実験をSPring-8(BL47XU)で行った。実験条件は圧力20ー55 GPa、温度は室温で行った。用いたスティショバイトの含水量は1750±140 ppm H2Oである。XRDによる測定・解析からスティショバイトの流動強度を推察した。得られた結果を基に、その他の下部マントルの構成鉱物であるブリッジマナイト((Mg,Fe)SiO3)やフェロペリクレース((Mg,Fe)O)と比較すると、含水スティショバイトはブリッジマナイトより強度が優位に低く、フェロペリクレースとほとんど同じくらいかやや高い流動強度を示した(圧力40-45 GPa, 室温)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究計画では今年度の後半から高温の変形実験に手をつけている予定ではあったが、加熱システムの導入が遅れたこともあり、それらの実験が最終年度にずれ込むことになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究計画として、導入した加熱システム(イメージ炉）による高温と、回転式ダイヤモンドアンビルセルによる変形実験の組み合わせにより、含水スティショバイトの高温高圧ねじり変形試験を行う。変形実験はSPring-8のBL47XUで行い、高輝度X線を利用した応力測定と、歪の決定を行うことで流動強度の決定を試みる。そして、変形実験の際は、主に温度を変化させることで、流動強度に対する温度依存性の検証をメインに行う予定である。それと並行して、加熱システムの改良を進めることで、最高温度(1000 K)の更新を図っていく。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
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[Presentation] Large strain deformation experiments of FeO polycrystals under the lower mantle pressures.2022
Author(s)
Natsui, B., Azuma, S., Okazaki, K., Uesugi, K., Yasutake, M., Nomura, R.
Organizer
International Symposium, Frontier of Understanding Earth's Interior and Dynamics
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Int'l Joint Research
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