| 研究課題/領域番号 |
22K14119
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 京都大学 (2023)
同志社大学 (2022) |
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研究代表者 |
神谷 奈々 京都大学, 工学研究科, 助教 (20886254)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 圧密 / 岩石磁気 / 異方性 / 未固結堆積物 / 堆積残留磁気 / テクトニクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
岩石に記録された過去の地球磁場を読み解く研究は，地磁気の逆転記録に基づく地質年代の決定（チバニアンの制定）や古地磁気方位に基づくプレート運動の解明など，地球の歴史を解き明かす上で重要な役割を担ってきた．こうした研究に有用な情報は，岩石に含まれる磁性鉱物に記録されるが，この情報が岩石の発達過程でどのように変化するのかは明確になっていない．本研究では，堆積物の圧密実験手法を新たに確立し，圧密実験と古地磁気解析を組み合わせて，堆積物が岩石になる過程において磁気情報がどのように変化するかを解明する．さらに，圧密過程を考慮した古地磁気解析の新たな研究手法を確立し，テクトニクス研究の新展開を目指す．
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| 研究実績の概要 |
海底表層に堆積した砕屑物は，上載圧により圧密作用を受けて堆積が減少する．その際，鉱物粒子は定向配列することで層構造が形成される．表層で初生的残留磁化を獲得した磁性鉱物も周囲の鉱物粒子の配列に伴い，回転していると考えられるが，詳細なメカニズムについては不明な点が多い．圧密作用は，堆積直後から埋没過程で進行するのみならず，褶曲に代表される造構運動によっても進行する可能性があり，圧密と磁性鉱物の回転の関係を明らかにすることは，岩石に記録された過去の地球磁場を読み解く研究にとって重要である．本研究では，圧密実験と岩石磁気解析を組み合わせた手法により，圧密によって残留磁化がどのように変化するかを明らかにする．本年度は，その予備検討として，圧密によって岩石の内部構造がどのように変化するかについて検討を行った．粒子配列に起因して生じる異方性度合い，特に熱伝導率の異方性に着目し，圧密の進行具合である間隙率の変化に伴い，堆積層裏面に対する異方性がどのように変化するかを検討した．その結果，間隙率が約35%以上となる泥質岩では，間隙率の減少に伴って熱伝導率の異方性度合いが小さくなる傾向が見られた．間隙率の小さい堆積岩では，間隙率の減少に伴い異方性度合いは大きくなることを考慮すると，圧密の初期段階では圧密の進行に伴う定向配列の進行は単調増加ではない可能性を示している．このような未固結から半固結に至る圧密過程で，磁性鉱物の回転がどのように生じているのかを検討するため，今後はK0圧密試験機による圧密実験機構を確立し，その上で，初磁化率，非履歴性残留磁化，等温残留磁化の異方性がそれぞれどのように変化するのか検討を行う．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
未固結堆積物の圧密試験を実施するために，圧密容器を作製し，試験機構を構築予定であったが，圧密容器の作製を依頼予定であった業者が都合により受注不可となったため，圧密容器の作製が困難になった．これを受け，新たな依頼先を検討すると同時に，予備検討として岩石の異方性に着目した検討を行った．堆積軟岩の内部構造を把握するために，堆積層理面に対する熱伝導率の異方性に着目し，圧密の進行具合の指標となる間隙率と異方性度合いの関係を評価した．その結果，間隙率が大きい岩石では，間隙率の減少に伴い熱伝導率の異方性が減少する傾向を得た．本知見は，圧密に伴う岩石の内部構造の変化に関するものであり，今後，未固結堆積物の圧密を検討する上で，重要となる．圧密容器の作製については，新たな依頼先が決定し，設計内容の最終確認を終えたところであり，圧密容器の作製を進められる段階に至ったため，おおむね順調と評価できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
K0圧密試験機の構築に着手し，未固結堆積物の圧密実験手法の確立に取り組む．柔らかいため供試体の成形が困難な未固結堆積物の圧密実験が可能となるよう，側方圧を油圧により生業できる圧密試験機を構築する．その上で，岩石磁気測定を組み合わせた圧密実験を行い，圧密量と磁気異方性の関係解明に着手する．圧密によってどの磁性鉱物がどのように配列変化するかを明らかにするために，初磁化率の異方性および非履歴性残留磁化，等温残留磁化の異方性解析を実施する．圧密量や圧密方向を変化させることで挙動の違いを比較検討し，圧密量と磁化ベクトルの関係を定量的に評価する．
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