2020 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental Research on the mechanical behavior of brittle-ductile transition of the granitic crust and crstal strength
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18H01297
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
武藤 潤 東北大学, 理学研究科, 准教授 (40545787)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥平 敬元 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (20295679)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 上部地殻 / 脆性－塑性 / レオロジー / 断層剪断帯 / 歪の局所化 / 地殻応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、地殻の広範な温度・圧力・歪速度を再現できる変形試験機を作成し、花崗岩類を用いた変形実験から、脆性-塑性遷移の構成則(応力と歪・歪速度の関係式)を構築することを目的としている。 今年度は、昨年度行った花崗岩類を模擬した2種類の岩石試料の脆性-塑性遷移点付近の挙動の調査を調べ、花崗岩質岩石の微細組織特性をまとめた。石英50%ー長石50%の混合物を使った変形実験では、温度・圧力の増加（地下浅部から深部を模擬）とともに、剪断強度は増加する。力学特性は強度の封圧依存性をもつ脆性－準脆性領域であるが、温度、圧力の増加とともに、結晶塑性の寄与が増加することがわかった。具体的には、電子顕微鏡画像から、試料中に発達する亀裂密度、方位の解析および粒子の形状は、温度圧力とともに変化し、地殻浅部条件では、比較的ランダムな方位をもつ亀裂による脆性的な変形が卓越するが、深部条件では、歪楕円の方向に伸長した粒子からなる塑性的な変形が卓越する様式へと変化する。石英20-30％ー長石40-50%ー黒雲母20-40%の３成分を使った変形実験では、強度の低い黒雲母への歪の局所化による剪断帯の発達過程を明らかにするために、歪量ごとの組織を定量的に解析した。剪断歪の増加に伴い、石英・黒雲母のサイズは小さくなり、アスペクト比は大きくなる。このサイズは動的再結晶粒径ではなく各鉱物のドメインとしてのサイズであり、これらの結果は、歪とともに、各鉱物が伸長するだけではなく、剪断面の発達によって、千切れ細粒化することを意味している。本研究によって、より正確な岩石の組織発達・強度変化のモデル構築に貢献する、各鉱物の変形様式を温度・圧力・歪量の関数として定量的に記述することができた。
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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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