地殻・上部マントル物質の変形組織の精密構造解析と地球内部のレオロジー

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08454157
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 佐藤 博樹 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (50215828)
• Keywords: 岩石組織 / 流動組織 / 面構造 / 地震波速度異方性 / 地殻・上部マントル岩石 / 鉱物の配向

Research Abstract

岩石組織として、面構造や流動組織の認められる地殻・上部マントル岩石について、その地震波速度異方性を測定した。弱い面構造が認められるはんれい岩と顕著な面構造を示すかんらん岩について、ピストンシリンダー型高圧発生装置を用い、弾性波(縦波)速度を0.4から1.3GPaの高圧下で決定した。測定は面構造に平行で速度の速い方向と、面構造に垂直な方向について行い、面構造の発達しているかんらん岩について、高圧下で7〜8%の速度異方性が認められた。一方はんれい岩の速度異方性は2%以下であった。かんらん岩については面構造とほぼ平行にかんらん石のa軸の選択配向が認められ、測定された速度異方性の原因となっていることが判明した。はんれい岩の速度異方性が小さいのは、その主要構成鉱物である斜長石と単斜輝石が選択配向をあまり示していないことと調和的であった。
さらに、顕著な流動組織や層構造を示す、成長大理石(トルテス)及び緑色大理石(グリーンフロー)について、それらの面構造に平行な方向と垂直な方向の縦波速度を測定した。トルテスでは面構造に平行で速度の最も速い方向で7.07km/s、面構造に垂直で速度の最も遅い方向で6.61km/sであり、速度異方性は6.5%であった。速度の測定誤差は0.02km/s程度である。この岩石はほぼ方解石から成り、速度の速い方向に方解石が細長く伸びている。方解石のa軸方向の縦波速度は7.29km/s、c軸方向のそれは5.57km/sである。今回の測定結果は、これら2つの軸方向の速度の間にあり矛盾はない。方解石の長軸方向にa軸が配向している。グリーンフローはほぼ緑れん石と方解石から成り、その名の通り流動組織が発達している。最も速い方向で縦波速度は6.83km/s、最も遅い方向で6.05km/sである。従って速度異方性は11.4%にも達する。この岩石では興味深いことに面構造に平行な面内では、流動組織がほとんど認められず、鉱物が等粒状かつ等方的に分布している。そのためこの面内では速度異方性はほとんど認められない。
これらの研究結果から、地震波速度異方性が岩石の組織と密接に関係していることが調べられた。

Research Products

• [Publications] Hiroki Sato: "Magma distribution is island crc mantle in three dimensions" Proceedings of the Japan Academy. 72. 129-132 (1996)
• [Publications] 佐藤博樹: "東北日本上部マントルの部分溶融域のマッピング-島孤におけるマグマの上昇-" 火山. 41. 115-125 (1996)
• [Publications] 佐藤博樹: "岩石組織・鉱物の選択配向と弾性波速度異方性" 鉱物学雑誌. (印刷中). (1997)
• [Publications] 室健一: "東北日本孤の部分溶融域と地震活動の3次元分布" 火山. (印刷中). (1997)
• [Publications] 佐藤博樹: "高圧下における地殻・上部マントル岩石の弾性波速度異方性" 火山. (印刷中). (1997)
• [Publications] 佐藤博樹: "マグマはどこから来るのか-マントル部分溶融の3次元分布" 地震ジャーナル. (印刷中). (1997)