2015 Fiscal Year Annual Research Report
マントルの水マッピング：高温高圧下の地震波減衰特性と電気伝導度からの制約
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24244087
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
芳野 極 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30423338)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米田 明 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (10262841)
西原 遊 愛媛大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (10397036)
山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | マントル / 水 / 減衰 / 電気伝導度 / 水素拡散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マントル中の水の存在は、マントルの物性に大きく影響するため水がマントルのどこに、どれだけの量が存在しているのかを知ることはマントルのダイナミクスを理解するうえで不可欠である。本研究ではマントルの水の量を推定するために、地球物理学的手法で観測可能な水に敏感だと思われる電気伝導度、地震波減衰に着目して、高温高圧下での電気伝導度、地震波減衰を特徴付けるQ値を水の量の関数として決定し、物理観測との結果と照らし合わしてマントルの水の量と分布を推定することを目的としている。
本年度は、含水オリビンの電気伝導度を支配するプロトン伝導の調査を行った。高温高圧下での含水鉱物の電気伝導度測定は試料の脱水が起こるため難しいので、プロトン伝導を担っている水素の自己拡散係数の決定を行った。高圧下で軽水素（H）と重水素（D）をそれぞれドープしたオリビン単結晶を合成し、結晶軸を決めて、H-D相互拡散実験を行った。拡散プロファイルはSIMSで解析した。その結果、拡散係数から計算される電気伝導度は少量の水ではアセノスフェアで観測される高電気伝導度を説明できないことがわかった。
地震波の減衰への水の影響を調査するため、高輝度放射光施設SPring-8のBL04B1に当該科研費で導入した短周期振動油圧システムを用いて高温高圧下での振動実験によって、上部マントルの主要鉱物であるオリビンの多結晶体と単結晶の減衰を調査した。昇温中に試料の脱水を防ぐために、銀パラジウムの円筒内部に試料を設置して周期0.5秒から100秒の領域で低温からデータの取得を行った。800℃以下の低温では水をほとんどほとんど含まない試料に比較して、100ppm程度の含水試料は顕著な減衰を示したが、それ以上昇温すると、無水と含水試料の間での減衰の差はほとんど無くなる結果となった。これは試料の脱水が十分に防げなかったことを意味する。さらなる改善が求められている。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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