超微小硬度解析による岩石内部の力学的不均質性の定量化

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10440140
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 増田 俊明 静岡大学, 理学部, 教授 (30126164)
• キーワード: 超微小硬度 / ビッカース圧子 / 石英 / 原子間力顕微鏡 / 透過型電子顕微鏡 / 高分解能電子顕微鏡法 / 塑性流動 / 脆性破壊

研究概要

従来の塑性変形の常識の幅を少し広げることが出来るかも知れない。従来、石英は常温常圧では脆性破壊、高温高圧では塑性変形することが知られている。本研究では常温常圧でも塑性変形することが示唆された。ビッカース圧子超微小硬度計により、石英の硬さを測定する過程で、試験荷重が軽い(20グラム重以下)と、石英表面にくぼみ(圧痕)ができるが、破断は起こっていないように見えることに気がついた。この観察は通常の光学顕微鏡で行われたのだが、それでは圧痕が小さすぎて、よく見えない。そこで、解像度が飛躍的に良い原子間力顕微鏡で観察を行い、やはり試験荷重が軽い圧痕のまわりには破断が起こっていないことを確認した。どのような変形が結晶格子に実際に起こったのかは透過型電子顕微鏡で調べた。そして、圧痕形成に転位が関与していないことがわかった。圧痕部では、電子線回析パターンが歪んでいることから、なんらかの格子変形が起こっていることを明らかにした。さらには高分解能電子顕微鏡法で実際に圧痕部の格子像を撮影することにより、格子は破断を伴うことなく折れ曲がっていることがわかった。すなわち、格子の折れ曲がりが塑性変形を起こすメカニズムである可能性がある。新技術を利用してここまで詳細に圧痕部を調べた研究はこれまで行われたことはない。今後は、これまでの研究を生かして、硬度の岩石内分布を詳細に検討する予定である。

研究成果

• [文献書誌] 増田俊明: "回るか回らないか,それが問題だ : snowball形成過程について"地学雑誌. 108. 94-109 (1999)
• [文献書誌] Nam,T.N.,Otoh,S.& Masuda,T.: "In-situ experiments of octachloropropane as a rock analogue : kinetics and energetics of grain growth"Tectonophysics. 304. 57-70 (1999)
• [文献書誌] Masuda,T.,Kugimiya,Y.,Aoshima,I.,Hara,Y.,& Ikei,H.: "A statistical determination of a mineral lineation"Journal of structural Geology. 21. 467-472 (1999)
• [文献書誌] Komiya,T.,Maruyama,S.,Masuda,T.,Nohda,S.,Hayashi,M.,& Okamoto,K.: "Plate tectonics at 3.8-3.7 Ga : Field evidence from the Isua accretionary complex,Southern West Greenland"The Journal of Geology. 107. 515-554 (1999)