2020 Fiscal Year Annual Research Report
Effect of small amount of water on physical properties of mantle materials with implications for softening of asthenosphere
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17H01155
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
芳野 極 岡山大学, 惑星物質研究所, 教授 (30423338)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻野 典秀 岡山大学, 惑星物質研究所, 助教 (20633093)
山崎 大輔 岡山大学, 惑星物質研究所, 准教授 (90346693)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マントル / 水 / 減衰 / 電気伝導度 / オリビン / 熱起電力 / リソスフェアーアセノスフェア境界 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マントル中の水は岩石の融点を下げるだけでなく、マントルの物性に多大な影響を与えるため、マントルの進化・ダイナミクスを考慮する上の鍵となる。しかし、どの程度の量の水が、どのようにマントルに分布しているかは未だに定量化することは直接的な地球物理学的データから制約することには成功していない。特に上部マントルの主要鉱物であるオリビンは固溶できる含水量が少ないために、物性への水の影響を検出することが難しいことが主要な原因である。本研究計画では、微量な水を含むマントル鉱物の水の物性への影響を、含水量の関数として、微量な水に敏感であることが期待される減衰(Q値)、電気伝導度、熱起電力の決定を高圧実験の手段によって行う。得られた物性データを地球物理学的な観測データと直接比較することにより、地球のマントルに存在する水の量と分布の定量化を行い、マントルダイナミクスへの水の影響を制約することを目的とする。
本年度は、コロナ禍により制限されたが、地震波の減衰への水の効果を決定する実験を実施した。大型放射光施設SPring-8における高圧下その場観察で含水の細粒のフォルステライトの多結晶体の減衰を特徴づけるQ値を幅広い圧力で決定した。その結果、水がより多く存在する試料では減衰が大きくなると同時に、さらに10秒程度の周期に特徴的な減衰ピークが現れることが分かった。圧力の効果はそれほど大きくないことから、上部マントルで観測される地震波の減衰プロファイルは、リソスフェア－アセノスフェア境界の直下のアセノスフェアのみに水が存在することで観測される地震波の減衰現象を説明できることを示唆するものである。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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