放射光を用いた超高圧高温変形実験によるマントル遷移層全領域の粘性率構造の解明

• Project/Area Number: 24540515
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Petrology/Mineralogy/Science of ore deposit
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 川添 貴章 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, グローバルCOE助教 (40527610)
• Project Period (FY): 2012
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2012: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: マントル遷移層 / リングウッダイト / 粘性率 / クリープ強度 / 変形実験 / 高温高圧実験 / 放射光 / 応力測定

Research Abstract

1、研究成果の具体的内容
超高圧高温下における粘性率測定のための実験技術開発を行うことにより、マントル遷移層下部に相当する温度圧力条件までの放射光を用いた粘性率測定を実現した。具体的には圧力18GPa、温度1500-1700K、歪速度3.4-5.6×10^<-5>s^<-1>という実験条件において変形中の鉱物多結晶体試料の応力・歪時分割測定に成功した。これによりマントル遷移層下部の主要構成鉱物であるリングウッダイトの粘性率(クリープ強度)の精密測定を可能にした。
またマントル遷移層上部の主要構成鉱物であるウォズリアイトを実験試料としたせん断変形実験を17.6GPa、1800-1900Kで行うことにより、その結晶選択配向パターンおよびそのパターンと変形流動の向きとの関係を明らかにした。この研究成果は、学術論文雑誌"Physics of the Earth and Planetary Interiors"にて発表した。
2、研究成果の意義・重要性
これらの研究成果には、リングウッダイトの粘性率の温度・歪速度・含水量依存性(流動則)を明らかにし、マントル遷移層下部の粘性率を実験データに基づいて制約を与えることができるという意義力玄ある。これはマントルの粘性率が520km地震波速度不連続面において不連続に変化するかどうかを解明し、マントル遷移層の粘性率が地球深部ダイナミクス・地球進化へどのような影響を与えているのかを明らかにしていく上で重要である。
またウォズリアイトの結晶選択配向パターンを明らかにしたことは、マントル遷移層で観測されている地震波速度異方性からマントル遷移層内における物質流動の方向を決定することが出来るという意義がある。

Research Products

• [Journal Article] Seismic anisotropy in the mantle transition zone induced by shear deformation of wadsleyite (2013)
  • Author(s): Kawazoe T, Ohuchi T, Nishihara Y, Nishiyama N, Fujino K, Irifune T
  • Journal Title: Physics of the Earth and Planetary Interiors Volume: 216 Pages: 91-98
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2012.12.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High pressure synthesis at 10 GPa and 1400 K using a small cubic anvil apparatus with a multi-anvil 6-6 system (2012)
  • Author(s): T. Kawazoe, I. Yamada
  • Journal Title: High Pressure Research Volume: 32 Issue: 3 Pages: 347-353
  • DOI: 10.1080/08957959.2012.697900
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superplasticity in hydrous melt-bearing dunite: implications for shear localization in Earth's upper mantle (2012)
  • Author(s): Ohuchi, T., Nishihara, Y., Kawazoe, T., Spengler, D., Shiraishi, R., Suzuki, A., Kikegawa, T., Ohtani, E.
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters Volume: 335-336 Pages: 59-71
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2012.04.032
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Strength contrast between majorite and ringwoodite : Implication for the separation of crustal material from slab near 660 km depth (2012)
  • Author(s): Y. Nishihara, T. Kawazoe, M. Nishi, T. Ohuchi, Y. Higo, K. Funakoshi, T. Irifune
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting 2012
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国サンフランシスコ
  • Year and Date: 2012-12-06
• [Presentation] Creep strength of hydrous wadsleyite : Implication for viscosity at the upper part of the mantle transition zone (2012)
  • Author(s): T. Kawazoe, Y. Nishihara, T. Ohuchi, M. Nishi, G. Maruyama, K. Fujino, Y. Higo, K, Funakoshi, T. Irifune
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting 2012
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国サンフランシスコ
  • Year and Date: 2012-12-05
• [Presentation] DIA型変形装置と放射光を用いた17-18 GPa・1700Kにおけるリングウッダイトのクリープ強度測定 (2012)
  • Author(s): 川添貴章、西原遊、大内智博、丸山玄太、肥後祐司、舟越賢一、入舩徹男
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪府豊中市大阪大学
  • Year and Date: 2012-11-09
• [Presentation] 透光性多結晶焼結体合成の新手法と高圧相ナノ～ミクロ多結晶体 (2012)
  • Author(s): 入舩徹男、有本岳史、磯部太志、新名亨、大藤弘明、川添貴章、西原遊、西山宣正
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪府豊中市大阪大学
  • Year and Date: 2012-11-09
• [Presentation] 高圧下における光学的物性測定のための超小型キュービックアンビル装置の開発 (2012)
  • Author(s): 川添貴章
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪府豊中市大阪大学
  • Year and Date: 2012-11-08
• [Presentation] リングウッダイト・メージャライトの強度コントラスト (2012)
  • Author(s): 西原遊、川添貴章、西真之、大内智博、肥後祐司、舟越賢一、入舩徹男
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪府豊中市大阪大学
  • Year and Date: 2012-11-08
• [Presentation] マルチアンビル装置による透光性多結晶ざくろ石の合成 (2012)
  • Author(s): 有本岳史、入舩徹男、新名亨、川添貴章、大藤弘明
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪府豊中市大阪大学
  • Year and Date: 2012-11-07
• [Presentation] 6-6-type compression for high-pressure neutron diffraction (2012)
  • Author(s): A. Yamada, N. Nishiyama, T. Kawazoe, T. Inoue, T. Yagi
  • Organizer: IUCr Commission on High Pressure 2012 Meeting "Advances in Crystallography at High Pressures"
  • Place of Presentation: 茨城県水戸市
  • Year and Date: 2012-09-25
• [Presentation] メージヤライト-リングウッダイトの塑性強度差:660km不連続におけるスラブからの海洋地殻の剥離について (2012)
  • Author(s): 西原遊、川添貴章、西真之、大内智博、肥後祐司、舟越賢一、入舩徹男
  • Organizer: 日本鉱物科学会2012年年会
  • Place of Presentation: 京都府京都市京都大学
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] ウォズリアイトの含水軟化がもたらすマントル遷移層上部における粘性率の不均質性 (2012)
  • Author(s): 川添貴章、西原遊、大内智博、西真之、丸山玄太、藤野清志、肥後祐司、舟越賢一、入舩徹男
  • Organizer: 日本鉱物科学会2012年年会
  • Place of Presentation: 京都府京都市京都大学
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] Synthesis of High-quality Sintered Bodies of Polycrystalline Minerals at High Pressure for Ultrasonic Sound Velocity Measurements (2012)
  • Author(s): T. Irifune, T. Shinmei, T. Arimoto, Y. Zou, C. Zhou, S. Greaux, T. Kawazoe, N. Nishiyama, H. Ohfuji
  • Organizer: Asia Oceania Geoscience Society - American Geophysical Union Joint Assembly 2012
  • Place of Presentation: シンガポール
  • Year and Date: 2012-08-16
• [Presentation] Superplasticity in hydrous melt-bearing dunite : Implications for shear localization in Earth's upper mantle (2012)
  • Author(s): T. Ohuchi, Y. Nishihara, T. Kawazoe, D. Spengler, R. Shiraishi, A. Suzuki, T. Kikegawa, E. Ohtani
  • Organizer: 8th High-Pressure Mineral Physics Seminar
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国カリフォルニア州タホ湖
  • Year and Date: 2012-07-10
• [Presentation] メージャライト-リングウッダイトの塑性強度差:660km不連続における沈み込むスラブからの海洋地殻成分の剥離について (2012)
  • Author(s): 西原遊、川添貴章、西真之、大内智博、肥後祐司、舟越賢一、入舩徹男
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2012-05-22
• [Presentation] 含水メルトを含むダナイトの超塑性:上部マントルにおけるせん断集中 (2012)
  • Author(s): 大内智博、西原遊、川添貴章、シュペングラーディルク、白石令、鈴木昭夫、亀卦川卓美、大谷栄治
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2012-05-22
• [Presentation] 410-km不連続面近傍の粘性率モデル:実験鉱物学的アプローチ (2012)
  • Author(s): 川添貴章、西原遊、大内智博、西真之、藤野清志、肥後祐司、舟越賢一、入舩徹男
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2012-05-20
• [Presentation] 地球深部物質の高圧下における光学測定のための超小型キュービックアンビル装置の開 (2012)
  • Author(s): 川添貴章
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2012-05-20
• [Remarks]
  • URL: http://www.staff.uni-bayreuth.de/_bt301708/