• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

電場で岩石の粒成長、粘性率は変わるのか?

研究課題

研究課題/領域番号 21H01190
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関静岡大学

研究代表者

田阪 美樹  静岡大学, 理学部, 准教授 (80772243)

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)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
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)
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
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。

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。

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。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Sintering and deformation properties of forsterite + diopside aggregates in an electrical field2023

    • 著者名/発表者名
      Tasaka, M., K. Maeda, K. Nambu, H. Motomura, H. Yoshida
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 341 ページ: 107051-107051

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2023.107051

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] かんらん石+単斜輝石多結晶体から得られた直流電場が及ぼす高温物質輸送への効果2022

    • 著者名/発表者名
      前田光稀, 田阪美樹, 南部洸太, 本村寛樹, 吉田英弘
    • 学会等名
      変成岩などシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 静岡大学田阪研究室

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/tasaka/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 静岡大学理学部地球科学科 田阪研究室

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/tasaka/articles1/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi