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下部マントルでの二相系のレオロジーの制約:多様な粘性率構造の解明に向けて

Publicly Offered Research

Project AreaInteraction and Coevolution of the Core and Mantle: Toward Integrated Deep Earth Science
Project/Area Number 18H04369
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

辻野 典秀  岡山大学, 惑星物質研究所, 助教 (20633093)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords下部マントル / ブリッジマナイト / フェロペリクレース / 二相系 / レオロジー / 粘性率 / 歪量 / その場観察
Outline of Annual Research Achievements

下部マントルは主に、ブリッジマナイト(Brg)とフェロペリクレース(Fp)から構成されている。BrgはFpに比べ、2桁以上粘性率が大きいと考えられている。下部マントル中では、歪量が少ないときはBrgがフレームワークをつくり、粘性率を律速している一方で、歪量が大きくなるにつれ、選択的に変形するFpが層構造を形成することで、次第にFpが粘性率を律速することが予測されている。そのため、下部マントルの粘性率構造の多様性の原因の一つは下部マントルの粘性率を支配している鉱物の違いが可能性としてあげられる。本研究では、下部マントルの粘性率を実験的に明らかにするために、BrgとFpの量比とその微細構造(歪量)を変数とした下部マントルの粘性率を決定することを目的とする。本研究結果を基に、地球物理学的観測で示された下部マントルの粘性率構造の原因について考察を行うことを目的とする。
2019年度では、主に高エネルギー加速器研究機構KEK, PF-AR, NE7Aに導入されたD111型ガイドブロックを使用した。本研究ではまず、Brgがフレイムワークを作っているときにBrgが示す応力を明らかにするため、Brg単相での一軸圧縮変形実験の応力―歪量同時測定を行い、Brgの流動則(応力指数・活性化エネルギー)を1200℃-1400℃の間で決定した。次に、カンラン石組成を全岩組成(Mg:Si比が1:1)を持つBrgとFpの多結晶体のせん断変形実験の応力―歪同時測定を1400℃で行った。Girard et al. (2016)では歪量が~0.3からBrgの応力の減少が報告されているのに対し、本研究ではせん断歪量が1.2を超えてもBrgの応力の減少が観察されず、Brgがフレーム枠を作り全体の応力を支えていることが明らかとなった。このことから、Fpが全体の粘性を支配するようになるためには少なくとも1.2以上のせん断歪量が必要となることが明らかとなった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Pressure dependence of Si diffusion in γ-Fe2020

    • Author(s)
      Tsujino Noriyoshi、Marza Andreea、Yamazaki Daisuke
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: 105 Issue: 3 Pages: 319-324

    • DOI

      10.2138/am-2020-7197

    • NAID

      120007032765

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Single-crystal elasticity of (Al,Fe)-bearing bridgmanite and seismic shear wave radial anisotropy at the topmost lower mantle2019

    • Author(s)
      Fu Suyu、Yang Jing、Tsujino Noriyoshi、Okuchi Takuo、Purevjav Narangoo、Lin Jung-Fu
    • Journal Title

      Earth and Planetary Science Letters

      Volume: 518 Pages: 116-126

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2019.04.023

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sharp 660-km discontinuity controlled by extremely narrow binary post-spinel transition2019

    • Author(s)
      Ishii Takayuki、Huang Rong、Myhill Robert、Fei Hongzhan、Koemets Iuliia、Liu Zhaodong、Maeda Fumiya、Yuan Liang、Wang Lin、Druzhbin Dmitry、Yamamoto Takafumi、Bhat Shrikant、Farla Robert、Kawazoe Takaaki、Tsujino Noriyoshi、Kulik Eleonora、Higo Yuji、Tange Yoshinori、Katsura Tomoo
    • Journal Title

      Nature Geoscience

      Volume: 12 Issue: 10 Pages: 869-872

    • DOI

      10.1038/s41561-019-0452-1

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Phase transition of wadsleyite-ringwoodite in the system Mg2SiO4-Fe2SiO42019

    • Author(s)
      N. Tsujino, T. Yoshino, D. Yamazaki, M. Sakurai, W. Sun, F. Xu, Y. Tange, Y. Higo
    • Journal Title

      American Mineralogists

      Volume: 104 Issue: 4 Pages: 588-594

    • DOI

      10.2138/am-2019-6823

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High-pressure generation in the Kawai-type multianvil apparatus equipped with tungsten-carbide anvils and sintered-diamond anvils, and X-ray observation on CaSnO3 and (Mg,Fe)SiO32019

    • Author(s)
      D. Yamazaki, E. Ito, T. Yoshino, N. Tsujino, A. Yoneda, H. Gomi, J. Vazhakuttiyakam, M. Sakurai, Y. Zhang, Y. Higo, Y. Tange
    • Journal Title

      Comptes Rendus Geoscience

      Volume: 351 Issue: 2-3 Pages: 253-253

    • DOI

      10.1016/j.crte.2018.07.004

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Complete agreement of the post-spinel transition with the 660-km seismic discontinuity2018

    • Author(s)
      T. Ishii, R. Huang, H. Fei, I. Koemets, Z. Liu, F. Maeda, L. Yuan, L. Wang, D. Druzhbin, T. Yamamoto, S. Bhat, R. Farla, T. Kawazoe, N. Tsujino, E. Kulik, Y. Higo, Y. Tange, T. Katsura
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 6358-6358

    • DOI

      10.1038/s41598-018-24832-y

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Rheological Study of Bridgmanite at the Lower Mantle2018

    • Author(s)
      TSUJINO Noriyoshi
    • Journal Title

      The Review of High Pressure Science and Technology

      Volume: 28 Issue: 2 Pages: 139-148

    • DOI

      10.4131/jshpreview.28.139

    • NAID

      130007402271

    • ISSN
      0917-639X, 1348-1940
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Shear deformation on post-spinel2019

    • Author(s)
      山崎 大輔、辻野 典秀、西原 遊
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2019年大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Uniaxial deformation experiments of bridgmanite using D-111 type high pressure apparatus2019

    • Author(s)
      辻野 典秀、山崎 大輔、西原 遊
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 六方最密構造(hcp)鉄のレオロジー2019

    • Author(s)
      西原 遊、土居 峻太、辻野 典秀、山崎 大輔、肥後 祐司
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2019年大会
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  • [Presentation] CaSiO3-ペロブスカイトの相関係と状態方程式2019

    • Author(s)
      辻野典秀、山崎大輔、肥後祐司、丹下慶範
    • Organizer
      第60回高圧討論会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ポストスピネルの剪断変形実験2019

    • Author(s)
      山崎大輔、辻野典秀、芳野極、西原遊
    • Organizer
      第60回高圧討論会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温高圧単結晶IXSに向けた温度圧力発生技術開発2019

    • Author(s)
      福井宏之、米田明、鎌田誠司、平尾直久、辻野典秀、内山裕士
    • Organizer
      第60回高圧討論会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Creep strength of bridgmanite2019

    • Author(s)
      N. Tsujino, D. Yamazaki, Y Nishihara
    • Organizer
      Joint symposium of Misasa 2019 & Core-Mantle Coevolution
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] D111-type apparatus for high-pressure deformation experiments and its application to a rheological study of hcp-iron2019

    • Author(s)
      Y. Nishihara, S. Doi, D. Yamazaki, N. Tsujino, T. Yoshino, T. Kubo, M. Imamura
    • Organizer
      Joint symposium of Misasa 2019 & Core-Mantle Coevolution
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高圧下でのγ-鉄のシリコン拡散2018

    • Author(s)
      辻野 典秀、山崎 大輔
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2018年大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] D111を用いたブリッジマナイトの変形実験2018

    • Author(s)
      辻野 典秀、山崎 大輔、西原 遊
    • Organizer
      第59回高圧討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ポストスピネルの剪断変形実験2018

    • Author(s)
      山崎 大輔、辻野 典秀
    • Organizer
      第59回高圧討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] D111型装置を用いた高温高圧変形実験2018

    • Author(s)
      西原 遊、土居 峻太、山崎 大輔、辻野 典秀、芳野 極、久保 友明、今村 公裕
    • Organizer
      第59回高圧討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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