2018 Fiscal Year Annual Research Report
マントル遷移層スラブの軟化と深発地震に関する実験的研究
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18H05232
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
久保 友明 九州大学, 理学研究院, 教授 (40312540)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
肥後 祐司 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (10423435)
鈴木 昭夫 東北大学, 理学研究科, 准教授 (20281975)
金嶋 聰 九州大学, 理学研究院, 教授 (80202018)
宮原 正明 広島大学, 理学研究科, 准教授 (90400241)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 地球内部物質 / 相転移 / 変形破壊 / 高温高圧 / 放射光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らがこれまでにD-DIA型高圧変形装置をベースに開発した変形―相転移実験手法を遷移層圧力条件に適用するために、現時点で世界最大級のD-111型高圧変形装置をデザインし九州大に導入した（後述する繰越申請を適用したため2019年9月末の導入）。それと平行して放射光施設PF-ARビームラインの高度化（X線カメラと入射スリットの自動化）を行い、放射光その場観察用のせん断変形実験セルを開発することで、当初の目的通り遷移層圧力下で変形-相転移実験が行えるようになった。さらにこれまでの6端子のD-DIA型AE測定システムを改良し、オシロスコープの高度化と新たなAE受信機の開発を行って、8端子のD-111型AE測定システム構築の準備を進めた。
上記の実験技術を用いて、Fe2SiO4のオリビン－スピネル相転移およびMg2SiO4のオリビン－スピネル相転移について、一軸圧縮およびせん断変形場での変形―相転移その場観察実験を、それぞれSPring-8およびPF-ARにおいてスタートさせた。相転移の進行と応力―歪み曲線を同時測定し、せん断歪み量が最大で2以上に達するような大歪みでの変形―相転移実験が実現している。相転移にともなう歪み速度の増加や流動応力の減少といった反応誘起の軟化現象がとらえられつつある。それらの回収試料および衝撃変成隕石における相転移やせん断変形溶融脈のFE-SEMおよびFIB-TEMを用いた微細組織の分析を進めている。
またポストスピネル相転移については、2段階で起こる分解相転移のカイネティクス検討し、低温下では660km不連続面が二重に分裂する可能性を見いだした。スラブ地震学を用いてその検証を行う予定にしている。また深発地震からのSP変換波などを用いて下部マントルスラブ周辺の地震波散乱体を系統的に調査し、沈み込んだ海洋地殻物質の挙動を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
D-111型高圧変形装置一式の九州大学への導入について、当初2019年1月までに、機種選定および購入手続きを行い、同年3月までに、納品、調整が完了し実験を行う予定であった。 しかし2018年9月、諸外国の需要過多により特殊ボールネジの供給が世界的に不足しているため、 高圧変形実験に必要な200MPa微量吐出ポンプユニットの年度内の購入が困難であることが判明した。そのため研究費の繰り越し申請を行い、部品調達が可能となる2019年4月まで待って購入手続きを進める必要が生じた。 そこで、高圧実験のみが行える装置を2018年度内にまず立ち上げ、変形実験装置部分は2019年度に導入するよう研究計画を変更した。その結果、当初の計画より半年程度遅れた2019年9月末にD-111型高圧変形装置一式の九州大学への導入が完了した。その間、放射光施設においてD-111型装置を用いたその場観察実験を進めるなど、全体の研究計画への影響は最小限にとどめるよう対応した。
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| Strategy for Future Research Activity |
D-111型高圧変形装置一式の九州大学への導入が半年遅れたことに対応し、装置のアライメント調整や圧力校正実験、加熱制御システムの設置を早急に進め、2019年度年内には九州大においてD-111型装置を用いた遷移層条件下での変形実験を可能にする。その他の研究計画は当初の予定通りに進める。
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