高圧実験によるポストペロフスカイトとマントル最下部のレオロジー

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21340128
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 英司 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 名誉教授 (00033259) ; 芳野 極 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30423338)
• Keywords: ポストペロフスカイト / レオロジー / 高圧実験 / ペロフスカイト

Research Abstract

2004年に下部マントルの主要構成物質である珪酸塩ペロフスカイトのさらなる高圧相が発見された。この高圧相はポストペロフスカイトと言われており、相転移の温度圧力条件から地球マントルの最下部D"層を主要に構成すると考えられている。本研究では、このポストペロフスカイト相のレオロジーを明らかにし、マントル流動の観点から全地球ダイナミクスを議論することにある。
昨年度に引き続き、D"層における結晶粒径にかんする研究を行った。構成物質の結晶粒径は、その物質の変形様式を支配する。結晶粒が小さい場合には拡散クリープが卓越し、結晶粒が大きい場合には転位クリープが卓越する。地球物理学的観測、および、アナログ物質を含めたポストペロフスカイトにおける変形実験より、D"層においては、ポストペロフスカイトは転位クリープで変形していると考えられてきている。しかしながら、昨年度および今年度行った相転移その場X線回折実験により、相転移後の結晶粒径は非常に小さいことが明らかになり、ポストペロフスカイトでは拡散クリープが卓越しているだろうということが分かってきた。この知見は非常に重要であり、地球物理学的観測データとの対比を行うことにより、マントルダイナミクスの解釈に新たな制約を与えうる。
一方、上述したような実験をより広い温度圧力領域で安定して行うための実験実の開発も併せて行ってきている。この開発した技術を用いて、今後は、拡散クリープの場合でのポストペロフスカイトの粘性率の見積もりを試行する。

Research Products

• [Journal Article] Phase boundary between perovskite and post-perovskite structures in MnGe03 determined by in situ X-ray diffraction measurements using sintered diamond anvils (2011)
  • Author(s): Yamazaki, D., Ito, E., Katsura, T., Yoshino, T., Zhai, S., Fukui, H., Shatskiy, A., Guo, X., Shan, S., Okuchi.
  • Journal Title: Am.Mineral. Volume: 96 Pages: 89-92
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stishovite single-crystal growth and application to silicon self-diffusion measurements (2010)
  • Author(s): A. Shatskiy, D. Yamazaki, Y. M. Borzdov, T. Matsuzaki, K. D. Litasov, T. Cooray, A. Ferot, E. Ito, T. Katsura
  • Journal Title: American Mineralogist Volume: 95 Pages: 135-143
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Compressibility of strontium orthophosphate Sr3(P04)2at high pressure (2010)
  • Author(s): Zhai, S., Xue, W., Yamazaki, D., Shan, S., Ito, E., Tomioka, N., Shimojuku, A., Funakoshi, K
  • Journal Title: Phys.Chem.Minerals Volume: DOI10.1007/s00269-010-0409-9 Pages: DOI10.1007/s00269-010-0409-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrical conductivity of mantle peridotite at the uppermost lower mantle condition (2010)
  • Author(s): Yoshino, T., Katsura, T., Yamazaki, D., Ito, E.
  • Journal Title: J.Phys.: Conference Series Volume: 215 Pages: 12102-12102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Grain growth kinetics of majorite and stishovite in MORB (2010)
  • Author(s): Yamazaki, D., Matsuzaki, T., Yoshino, T
  • Journal Title: Phys.Earth Planet.Inter Volume: 183 Pages: 183-189
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adiabatic temperature profile in the mantle (2010)
  • Author(s): Katsura, T., Yoneda, A., Yamazaki, D., Yoshino, T., Ito, E
  • Journal Title: Phrs.Earth Planet.Iater. Volume: 183 Pages: 212-218
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preliminary reports on in situ X-ray observation of "post-perovskite" in CaRu03 (2010)
  • Author(s): Yamazaki, D., Ito, E., Yoshino, T., Guo, X.-G., Shun, S., Nishi, M., Higo Y., Funakoshi, K
  • Journal Title: J.Phys.: Conference Series Volume: 215 Pages: 12096-12096
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aluminum nitride crystal growth from an Al-N system at 6.0 GPa and 1800 oC (2010)
  • Author(s): Shatskiy, A., Borzdov, Y.M., Yamazaki, D., Litasov, K.D.. Katsura, T., Palyanov, Y.N
  • Journal Title: Crystal Growth and Design Volume: 10 Pages: 2563-2570
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High pressure generation and investigation of the spin transition of ferropericlase (Mg0.83.Fe0.17)O (2010)
  • Author(s): Ito, E., Yoshino, T., Yamazaki, D., Shatzkiy, A.S., Shun, S., Guo, X., Katsura, T., Bigo, Y., Funakoshi, K.
  • Journal Title: J.Phys.: Conference Series Volume: 215 Pages: 12099-12099
  • Peer Reviewed