2022 Fiscal Year Annual Research Report

A study of electrical conductivity of molten rock

Research Project

Project/Area Number	20K04129
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	藤田清士大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (00283862)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	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) 芳野極岡山大学, 惑星物質研究所, 教授 (30423338) 市來雅啓東北大学, 理学研究科, 助教 (80359182)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	電気伝導度 / 溶融 / ガラス転移点 / 玄武岩 / 酸化鉄
Outline of Annual Research Achievements	溶融温度近傍付近やガラス転移点付近の鉱物・岩石の電気伝導のメカニズムについては研究の途上にある。特に、溶融状態の『鉱物＋水』や『岩石＋水』の反応の解明が十分でなかった。又、岩石の電気伝導度の定量化モデルの研究は十分に遂行されてこなかった。申請者らは、含水岩石や含水鉱物が溶融する温度近傍やガラス転移点付近で、電気伝導度が変化をする事に着目した。溶融温度近傍の状態を電気伝導度の視点から室内実験で再現すると同時に“溶融”を定量的なモデル化及びシミュレーションすると、溶融に関する解釈を、実験―理論の比較で明らかにした。令和４年度は溶融状態の電気伝導度を測定するため、単結晶を用いた試料封入カプセルを作成し、その有効性を確認した。次に、岩石の溶融やガラス転移点になっても、試料をその場観察できるような電気伝導度測定系を完成した。同時に、ニューラルネットワーク解析のアルゴリズムを用いて、多成分系酸化物である岩石の電気伝導度推算をおこなった。研究期間全体では、高温・高圧における岩石の電気伝導度測定を数多く行なった。特に、玄武岩組成の岩石の電気伝導度測定に注力した。又、含水量の違いが岩石全体の電気伝導度に与える影響などを定量的に評価することに成功した。他方、ニューラルネットワーク解析アルゴリズムを改良し、電気伝導度推算値と実験データと対比することが可能になった事は大きな成果である。本研究では、岩石・鉱物の電気伝導度測定結果を温度・圧力を考慮して、理論計算値と直接比較できる当初の目的を達成した。