融点近傍にある多結晶体の弾性・非弾性の研究：マントル地震波構造の理解を目指して

• 研究課題/領域番号: 26287102
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 武井 康子 東京大学, 地震研究所, 教授 (30323653)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円); 2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: 非弾性 / 地震波低速度域 / 地震波減衰 / プレメルティング / 部分溶融 / 粒界 / 多結晶体 / 低速度域 / 融点近傍 / メルト / 地震波低速度 / ソリダス近傍 / ポロエラスティック / 粒界滑り

研究成果の概要

部分溶融が多結晶体の物性に与える影響は、これまで知られてきたような、メルトが生じたことによる直接的な影響に加えて、ソリダス直下の固体状態においても、減衰が顕著に増大し、また粘性の活性化エネルギーが顕著に増大することがわかった。しかも、融点で微少なメルトしか生成しない試料でもこの固体状態での変化は大きく、メルトによる直接的な影響を遥かに凌ぐ。本研究の成果は、上部マントルにおける地震波低速度域の存在を、メルトが非常に少ないことを示唆する地球化学の結果と整合的に説明するものとして重要である。本実験結果は、太平洋下上部マントルで実際に検出された融点直前の急激な速度低下をほぼ定量的に説明する。

研究成果

• [国際共同研究] Cambridge University(英国)
• [国際共同研究] University of Maryland(米国)
• [雑誌論文] Effects of Partial Melting on Seismic Velocity and Attenuation: A New Insight From Experiments (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Takei
  • 雑誌名: Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 巻: 45 号: 1 ページ: 447470-447470
  • DOI: 10.1146/annurev-earth-063016-015820
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polycrystal anelasticity at near-solidus temperatures (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatsuki Yamauchi and Yasuko Takei
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 121 ページ: 7790-7820
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature, grain size, and chemical controls on polycrystal anelasticity over a broad frequency range extending into the seismic range (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Takei, Fumiya Karasawa, Hatsuki Yamauchi
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 119 号: 7 ページ: 1-30
  • DOI: 10.1002/2014jb011146
  • 査読あり
• [学会発表] Origin of asthenosphere inferred from polycrystal anelasticity (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Takei and Hatsuki Yamauchi
  • 学会等名: JpGU-AGU joint meeting
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2017-05-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Experimental study of polycrystal anelasticity at near-solidus temperatures and its seismological applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Hatsuki Yamauchi and Yasuko Takei
  • 学会等名: JpGU-AGU joint meeting
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2017-05-20
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancement of polycrystal anelasticity just before partial melting: Experimental details and parameterization (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatsuki Yamauchi and Yasuko Takei
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 発表場所: San Francisco (USA)
  • 年月日: 2016-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancement of polycrystal anelasticity just before partial melting: Experimental evidence and implications for seismic low velocity zones (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Takei and Hatsuki Yamauchi
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 発表場所: San Francisco (USA)
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of partial melting on the seismic velocity and attenuation: polycrystal anelasticity at near-solidus temperatures (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takei and H. Yamauchi
  • 学会等名: INI workshop of Melt in Mantle
  • 発表場所: Cambridge (UK)
  • 年月日: 2016-06-08
  • 国際学会
• [学会発表] [SCG58-15] 融点直下から部分溶融に至るまでの多結晶体の非弾性の温度依存性：メカニズムの解明と地震学への応用を目指して (2016)
  • 著者名/発表者名: 山内初希、武井康子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合、連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県、千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] Temperature, grain size, and chemical controls on polycrystal anelasticity over a broad frequency range extending into the seismic range (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Takei, Hatsuki Yamauchi
  • 学会等名: Noman International Symposium
  • 発表場所: ホテル大観荘（宮城県松島町）
  • 年月日: 2015-03-05
• [学会発表] 多結晶体の非弾性特性の実験的研究～上部マントル地震波構造の定量的解釈を目指して～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 武井康子・山内初希・柄澤史也
  • 学会等名: 地球惑星連合大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-05-01
  • 招待講演