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

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08454157
• 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 / 異方性 / 形状パラメータ / 統計解析 / 分布関数 / 相関関係 / 画像解析ソフト

Research Abstract

複雑な岩石組織を定量的に記述するため、多数の粒子について形状を特徴づけるパラメータを決定し、その統計的な記述を行った。本研究で新たに画像解析・計測用のソフトを導入し、500個以上の粒子の形状を効率的に解析し、粒径、面積、周囲長、アスペクト比等の統計的な記載を行った(平均値、分散、分布関数、諸量間の相関関係を決定)。地殻・上部マントルを構成する岩石の多くは面構造・線構造を形成し、これらの構造が岩石の物性の異方性(例えば地震波速度異方性)と密接に関係している。今回は試験的に、ほぼ方解石からなり流動組織の発達した石灰岩について解析を行った。構造による形状パラメータの違いを調べるため、まず超音波法により縦波の速度を測定し、岩石のリフェレンスフレーム(X,Y,Z軸)を決定した。X,Y軸方向はそれぞれ速度の最も速い方向と遅い方向として定義され、両軸に直交する方向がY軸である。X軸はほぼ岩石の線構造の方向に対応し、Z軸はほぼ面構造に垂直である。こうして軸を出した後、XY面とXZ面の薄片を作成し、高精細3CCDカメラにより顕微鏡写真の画像をパソコンに取り込んだ。得られた形状パラメータのヒストグラムは興味深いことに、粒径、面積、周囲長、アスペクト比、円形度のすべてについてガンマ分布でよく表されることがわかった。ただしアスペクト比(>1)と円形度(<1)はその取りうる値に制限があるため、対数をとったものを使用した。ガンマ分布のパラメータを決定し、平均値と標準偏差を求めた。今回の岩石は面構造が発達し、XZ面ではZ軸方向に細長い粒子が認められる。一方XY面では比較的等粒状で、細長い粒子は余り認められない。顕微鏡観察によって定性的にこの様な傾向が認められるが、今回の定量的な統計解析によって、数値でその違いを表した。具体的にはアスペクト比と円形度の平均値がそれぞれXY面で1.68,0.57、XZ面で1.91,0.55である。両パラメータとも1に近いほど等粒状であることを示す。また形状パラメータの間には明瞭な相関が認められたので、その相関関係についても詳しい解析を行った。

Research Products

• [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. 26. 3-14 (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. 42. S123-S130 (1997)
• [Publications] 佐藤博樹: "地震波速度構造による地殻内温度分布の見積り" 地震. 50. 341-343 (1997)
• [Publications] 室 健一: "東北日本弧の部分溶融域と地震活動の3次元分布" 火山. 42. S139-S146 (1997)
• [Publications] 佐藤博樹: "マグマはどこから来るか-マントル部分溶融の3次元分布" 地震ジャーナル. 23. 17-22 (1997)
• [Publications] 佐藤博樹: "地震波速度機構によりとらえられた沈み込み帯のマグマ" 地質ニュース. 517. 30-37 (1997)