下部マントル条件下におけるブリッジマナイトの結晶方位定向配列に関する実験的研究

• Project Area: Interaction and Coevolution of the Core and Mantle: Toward Integrated Deep Earth Science
• Project/Area Number: 16H01122
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 大内 智博 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 講師 (60570504)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: マルチアンビル / アンビル / その場観察 / 変形実験 / 下部マントル / ブリッジマナイト / 6-6加圧方式 / D-DIA型変形装置 / 変形 / 地震波速度異方性

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に引き続き、本年度でもジャケッティング構造の２段目アンビルを用いた圧力発生に関する技術開発を行った。特にX線を透過するタイプのアンビルである、cBNアンビルとジュラルミンジャケットを組み合わせた、新型アンビルに関して技術開発を継続して行った。昨年度までに、当アンビルは160トンまでの高荷重（20 GPa程度の圧力発生）に耐えることを確認している。
本年度では、SPring-8においてカンラン石試料をマントル遷移層条件下（14 GPa、800-1000℃）にてその場観察の変形実験を行った。その際に、上記の新型アンビルを用いることで、繰り返し使用における実用に耐えるかどうかの検討を行った。その結果、カンラン石（実際にはカンラン石＋高圧相ワズレアイトの２相）の歪が20%に達する変形実験に成功し、なおかつその場での圧力及び応力測定にも成功した。さらには、試料から発生する微小破壊音や弾性波速度の測定にも成功した。ただし、当初目的としていたブリッジマナイトの変形実験を本研究計画において達成することはできなかった。これは、ジャケッティング構造をもつアンビルがコスト高となってしまったことに起因する。そのため、２段目アンビルの先端サイズを標準（3mm）よりも小さくし、高温下にて24 GPa程度の圧力を発生しブリッジマナイトを変形させるといった実験計画を行うことができなかった。
なお本研究に関連した成果がNature Geoscience誌にて公表され（Ohuchi et al., 2017 Nature Geo.）、産経新聞、日本経済新聞、時事通信、日刊工業新聞、テレビ愛媛や愛媛新聞などによって報道されるといった大きな成果を得た。また、マントル内の地震波物性に関するレビュー論文がNature誌（Irifune & Ohuchi, 2018 Nature）掲載されるといった予想外の成果が得られた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Deformation-induced crystallographic-preferred orientation of hcp-iron: An experimental study using a deformation-DIA apparatus (2018)
  • Author(s): Nishihara Yu、Ohuchi Tomohiro、Kawazoe Takaaki、Seto Yusuke、Maruyama Genta、Higo Yuji、Funakoshi Ken-ichi、Tange Yoshinori、Irifune Tetsuo
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters Volume: 490 Pages: 151-160
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2018.03.029
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Oxidation softens mantle rocks (2018)
  • Author(s): Irifune Tetsuo、Ohuchi Tomohiro
  • Journal Title: Nature Volume: 555 Issue: 7696 Pages: 314-315
  • DOI: 10.1038/d41586-018-02828-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Flow behavior and microstructures of hydrous olivine aggregates at upper mantle pressures and temperature (2017)
  • Author(s): Ohuchi, T., Kawazoe, T., Higo, Y., Suzuki, A.
  • Journal Title: Contrib. Mineral. Petrol. Volume: 172 Pages: 65-65
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intermediate-depth earthquakes linked to localized heating in dunite and harzburgite (2017)
  • Author(s): Tomohiro Ohuchi, Xinglin Lei, Hiroaki Ohfuji, Yuji Higo, Yoshinori Tange, Takeshi Sakai, Kiyoshi Fujino, Tetsuo Irifune
  • Journal Title: Nature Geoscience Volume: 10 Issue: 10 Pages: 771-771
  • DOI: 10.1038/ngeo3011
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Creep strength of ringwoodite measured at pressure-temperature conditions of the lower part of the mantle transition zone using a deformation-DIA apparatus (2016)
  • Author(s): T. Kawazoe, Y. Nishihara, T. Ohuchi, N. Miyajima, G. Maruyama, Y. Higo, K. Funakoshi, and T. Irifune, T.
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters Volume: 454 Pages: 10-19
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2016.08.011
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] High pressure generation up to 24 gigapascals using a D-DIA apparatus combined with jacketed anvils (2018)
  • Author(s): Ohuchi, T.
  • Organizer: Core Mantle Evolution International Symposium and FY2017 Annual General Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Shear localization in peridotites and the occurrence of intermediate-depth earthquakes (2017)
  • Author(s): Ohuchi, T., Lei, X., Ohfuji, H., Higo, Y., Tange, Y., Sakai, T., Fujino, K., Irifune
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Toward the in-situ deformation experiments under the lower mantle conditions using D-DIA apparatus (2017)
  • Author(s): 大内智博，八木健彦
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
• [Presentation] スラブ内浅部条件下における含水カンラン岩の変形実験 (2017)
  • Author(s): 大内智博，雷興林，肥後祐司，丹下慶範
  • Organizer: 日本鉱物科学会2017年会
• [Presentation] Semibrittle flow of olivine aggregates under the conditions of subducting slab. (2016)
  • Author(s): Ohuchi, T., Lei, X., Higo, Y., Tange, Y., Irifune, T.
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2016
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉・幕張）
  • Year and Date: 2016-05-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 上部マントルの温度圧力条件下におけるアコースティックエミッション測定に関する技術開発 (2016)
  • Author(s): 大内智博，雷興林，肥後祐司，丹下慶範，入舩徹男
  • Organizer: 日本地球惑星連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉・幕張）
  • Year and Date: 2016-05-22