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第4音波とは力学的性質の異なる2相共存系を特徴付ける音波であり超流動-常流動ヘリウムの混合体で研究が進められてきたが、もともとは固体・液体の混合体についてビオが定式化した音波である。その特徴は2相がそれぞれ連続相を形成している時にのみ存在するP波であり、slow-Pと呼ばれその速度は相の連結度を示す。本研究ではこの第4音波を用いて地球のマントルなどに存在する部分熔融層の性質を明らかにすることを目的とする。
この研究で絞られてきた課題は 1)第4音波計測実験系の作製、2)部分熔融状態での弾性波速度・減衰の研究、3)第4音波の検証、4)非静水圧力下での挙動と固液分離プロセス、5)変形・流動による内部構造形成の問題 である.
1)に関しては角度分散スペクトロメーター型による計測系を作製した.2)により部分溶融状態の減衰が極めて強く、また高周波成分が著しく欠損しているために(40db以上)十分なスタッキングが不可欠となったがこの間題の解決のために当初予定していた高分解能デジタイザーが入手不可能になったために現時点では検出に成功していない.この減衰は従来から予測されている固液間の弾性率のコントラストによる散乱効果から期待されるものよりも大きく、相変化に起因した特徴的なものとして注目される.地球における地震波においても、たとえば外核のある部分、上部マントル部分熔融層、火山体深部などでこのような減衰が主要なメカニズムであれば興味深い.第4音波が存在できるような固相、液相供に連結している状態では非静水圧力下では変形により異方的なメルトの配置が生じ、異方的なネットワークの形成は浸透率の異方性を生じる.このために均質に分布したメルトが集まり、固液の分離が進行する.平行して進められたCA法によるシミュレーションによりこのプロセスが明らかになった.これらを地球の上部マントル・部分熔融層の環境に当てはめてみると第4音波が観測に掛かる条件が明らかになった.
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