| 研究課題/領域番号 |
21H01190
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17040:固体地球科学関連
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
田阪 美樹 静岡大学, 理学部, 准教授 (80772243)
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| 研究分担者 |
吉田 英弘 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (80313021)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
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| キーワード | かんらん岩 / 変形 / 電場 / 拡散 / 粒成長 / マントル / 粘性 / 粒径 / 電気物性 / 変形実験 / マントル流動 / 緻密化挙動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
材料科学の分野でセラミックス試料に電場をかけて加熱し変形実験を行うと、電場をかけない場合に比べ、低温度・低応力で塑性変形が起きることが発見された。これは試料に電場を加えることで、拡散が加速するためと考えられている。地球を構成する岩石もセラミックスの一種であり、マントル流動も結晶スケールでは拡散に起因している。これまでの地球科学における研究では、精確な力学データと電気物性を同時に測定することが難しかったため、電場と粘性率の関係を求めた研究例はない。そこで本研究は、地球科学と材料科学の知見を駆使し電場下におけるマントルかんらん岩の粒成長・粘性変化を求めることを目的に研究を進める。
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| 研究成果の概要 |
近年、材料科学の分野でセラミックス試料に電場をかけて加熱し変形実験を行うと、電場をかけない場合に比べて、低温度・低応力で塑性変形が起きることが発見された。これは試料に電場を加えることで、物質拡散が加速するためと考えられている。これまでの地球科学における研究では、精確な力学データと電気物性を同時に測定することが実験的に難しかったために、電場と粘性率の関係を求めた研究例はない。そこで本研究は、地球科学と材料科学の知見を駆使し電場下におけるマントルかんらん岩の粒成長・粘性変化を求め「地球内部に加わる電場で物質拡散が加速され、岩石が柔らかくなるのか？」という問いに対し研究を進める。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
焼結実験中に電場を加えると密度が増加し電場を加えない場合より短時間で緻密化が進むことが分かった。変形実験中に電場を加えると、電場を加えない場合に比べて同じ荷重で１桁程度ひずみ速度が速くなることが分かった。これは電場下で空孔濃度が変化し物質拡散が加速したためと考える。太陽活動などの地球外部起源の磁場と電場の変動により、地球内部に電場が誘導される。地球科学分野の実験岩石学的な研究において、岩石の粘性率に関する水やメルトの効果は多くの先行研究があが「電場の効果」は本研究で初めて実験的に示された。
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