2020 Fiscal Year Annual Research Report
New approach for the mechanical properties and initiation of plate tectonics
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20H00200
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
片山 郁夫 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (10448235)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 晶樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任研究員 (00371716)
平内 健一 静岡大学, 理学部, 准教授 (10633290)
佐久間 博 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (20400426)
河合 研志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20432007)
岡崎 啓史 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 研究員 (90784257)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | プレートテクトニクス / 熱クラック / 弾性的性質 / 岩石強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，熱クラックの生成がプレート強度に影響を及ぼしプレート沈み込みの開始につながるとの説を多角的に検証することである。本年度は，海洋プレートを構成する塩基性岩および超塩基性岩に熱クラックを導入し，ヤング率などの弾性的な性質がどのように変化するかを実験的に調べた。その結果，熱クラック密度の増加とともにヤング率が低下すること，またその関係は弾性波の有効媒質理論で説明が可能なことがわかった。実験室スケールのクラックはマイクロスケールであり，実際のプレート中に発達する割れ目とスケールが数桁以上異なるが，有効媒質理論が適用できるのであれば，プレートでの熱応力と弾性的性質の関連性を定式化することが可能となる。また，数値計算のグループでは，プレートの弾性的な性質をパラメータとして入力できるようコードを改良した。次年度以降は，これら実験結果に基づいた数値計算を実施することで，プレート中に発達する熱クラックの影響を検証していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
常圧炉を新規導入し，岩石を段階的に熱することで，熱応力によりクラックが生成したサンプルを準備した。それらの試料の弾性波速度を測定することで，弾性的な性質が熱クラックの生成によりどのように変化するかを調べた。また，高圧下での物性測定や変形実験に関する予備実験に関する準備をおこなった。以上，コロナ禍においてもほぼ計画通りの研究を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は，熱クラックを発生させた試料を用いて水熱環境下で変形実験を実施するなど，弾性的な性質に加え岩石強度の測定を行う予定である。また，弾性論などの理論モデルを拡張し，岩石強度と熱クラックの関係なども検証していきたい。
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