2020 Fiscal Year Annual Research Report
下部マントル深さ～１０００ｋｍの粘性率異常の原因解明と化学組成の制約
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17H01173
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
山崎 大輔 岡山大学, 惑星物質研究所, 准教授 (90346693)
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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)
芳野 極 岡山大学, 惑星物質研究所, 教授 (30423338)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 粘性率 / 下部マントル / 鉱物組み合わせ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下部マントルは地球の体積の5割以上を占めており、ここの物理化学的性質は、地球全体を一つのシステムと捉えた時に、重要な要素となる。その下部マントルの深さ約1000 kmにおいて、粘性率が1桁程度増加急激に増加することが、最近のジオイド等の観測から明らかになりつつある。
下部マントルの鉱物組み合わせはブリッジマナイトとフェロペリクレースであり、ブリッジマナイトが7割以上を占めていると考えられているが、詳細は明らかになっていない。一方で、ブリッジマナイトとフェリペリースは粘性率が大きく異なっており、前者は後者よりも3桁程度粘性率が高い。つまり、両相からなっている下部マントル岩石において、それぞれの相の量比が粘性に与える影響を理解することにより、鉱物組み合わせや化学組成に関する新たな制約を与えることが可能となり、これが本研究の目的とするところである。
そこで、岩石の粘性率は構成鉱物の量比はもとより、変形に伴う両相の再分布や微細構造に影響されることから、本課題研究で導入した新型高圧変形装置を用い変形実験を行ってきた。下部マントル条件下での粘性率の直接的な測定のために、その場X線回折法により、応力と歪み速度の関係を明らかにした。まず、基準となるブリッジマナイト単相での粘性率の詳細の解明、変形機構図の構築、を行った。さらに、2相系岩石において、変形実験を行い、歪み量が1程度まででは、ブリッジマナイトが7割以上を占めている場合には、その粘性率はブリッジマナイト単相でのそれと大きな相違がなく、フェリペリースの影響が小さいことを明らかにした。つまり、歪み量が1を超える大変形が予想される特異な箇所をのぞき、下部マントルの粘性変化は、ブリッジマナイトとフェロペリクレースの量比変化で説明するこが困難であることが判明した。これは、下部マントル中での始原物質の保持を考える上で重要な知見である。
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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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