2013 Fiscal Year Annual Research Report
高圧下における反応誘起の剪断不安定化に関する実験的研究
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25247089
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
久保 友明 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (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, 研究員 (10423435)
金嶋 聰 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80202018)
上原 誠一郎 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70158773)
加藤 工 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90214379)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 深発地震 / 反応と流動 / 高温高圧変形実験 / 多点AE測定 / 放射光X線その場観察 |
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| Research Abstract |
放射光X線AE6-6システムの開発：変形マルチアンビル高圧装置（D-DIA）と放射光単色X線、多端子AE測定を組み合わせて、反応と流動、剪断不安定現象を同時その場観察する実験技術(放射光X線AE6-6システム)を開発した。約10GPaまでの条件で反応と流動の時分割データ、約4GPaまでの条件でそれに加えてAEの発生位置と頻度を同時その場観察し剪断不安定化現象をとらえることが可能となった。これらのシステムを急冷実験でも行えるように九州大既存のキュービック型MA装置をD-DIAタイプに改良した。また放射光ハッチ内環境において高圧下での弾性波測定システムの開発を行い、その技術が多端子AE測定開発に応用された。
アンチゴライトの流動と脱水反応、剪断不安定化の解明：上記システムを用いて圧力約4GPa、温度約700℃までの条件でアンチゴライトを用いた流動、脱水反応、剪断不安定化のその場観察実験を行った。脱水前の固相状態での塑性変形において剪断不安定化が認められたが、脱水反応時にはそれが起こりにくくなることがわかった。これは稍深発地震の発生原因に関連した従来の予想と異なる結果である。また稍深発地震の震源分布に関するデータを解析し、地震発生と水の移動に関する考察を行った。
深部スラブの反応カイネティクスおよび流動物性：アンチゴライト以外の物質で深部スラブの反応と流動に深く関連したかんらん岩のスピネルーガーネット相転移カイネティクス、オリビンースピネルおよびポストスピネル相転移と流動の相互作用、流動律速原子の拡散や多相粒成長カイネティクスなどのスラブ流動物性に関する実験的研究を行った。また深発地震の発生とスラブの変形挙動に関する地震学的研究を行い、その物質科学的な解釈、検討を行った。
関連する学会および国際誌においてこれらの成果を発表した。
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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
変形マルチアンビル高圧装置（D-DIA）と放射光単色X線、多端子AE測定を組み合わせた、反応と流動、剪断不安定現象を同時その場観察する実験技術(放射光X線AE6-6システム)の開発は、高圧下での弾性波速度測定システム技術を積極的に取り入れることで、データ取得が可能になった。アンチゴライトを用いたその場観察実験においても、新たに開発したシステムを用いて従来の予想とは異なる新しい結果が得られつつある。また深部スラブ反応やスラブ流動に関連したかんらん岩物質での実験も行うことで、高圧下での反応と流動の相互作用プロセスを系統的に明らかにすることも行っている。九州大にD-DIA型装置を導入し、放射光オンライン以外での高圧変形実験も可能となった。さらに深部スラブの地震発生やスラブ変形に関連した地震学的研究、天然のかんらん岩の蛇紋石化プロセスに関する鉱物学的研究を組み合わせた議論を行い、得られた実験結果を総合的に検討する環境も整いつつある。これらのことからおおむね当初の計画通りに研究が進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
放射光X線AE6-6システムの開発は特に放射光ハッチ内の電気的ノイズの除去、またAE素子の取り付けとX線に透明なアンビルの使用などに問題が生じているが、九州大に導入されたD-DIA型装置を積極的に活用し高圧下弾性波速度測定システム技術を積極的に取り入れることで問題をクリアし、今後放射光施設での大量データの取得、ルーチン化を目指す。アンチゴライトの流動と脱水、それらに伴う剪断不安定化プロセスに関しては、従来の予想と異なる結果が得られつつあり、今後より幅広い温度圧力条件、多様なクラペイロン勾配において詳細な実験を行う。またアンチゴライト以外のかんらん岩物質においてもスラブの変形や深発地震発生に関連した高圧下における反応カイネティクスと流動物性、それらの相互作用プロセスに関する系統的研究が必要であり、本研究で開発したシステムを活用してデータを取得しアンチゴライトの挙動との比較を行う。さらにこれらの実験で得られる結果を、深部スラブ地震発生、変形挙動に関する地震学的研究および天然の岩石から得られる蛇紋化プロセスの詳細と組み合わせて、総合的に議論を行っていくことを目指す。
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[Presentation] シンクロトロン放射光分析による鉱物の高圧相転移とレオロジーに関する研究2013
Author(s)
土井菜保子, 加藤工, 久保友明, 野田真彦, 長與陽子, 今村公裕, 白石令, 鈴木昭夫, 大谷栄治, 西原遊, 亀掛川卓美, 肥後祐司
Organizer
日本地球惑星連合2013年度大会
Place of Presentation
千葉
Year and Date
20130519-20130524
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