スラブ沈降・滞留過程の物質科学的モデリング

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16075206
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 入舩 徹男 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (80193704)
• 研究分担者: 井上 徹 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教授 (00291500) ; 山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 助教授 (90346693) ; 桂 智男 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 助教授 (40260666) ; 安東 淳一 広島大学, 大学院理学研究科, 助手 (50291480) ; 舟越 賢一 (財)高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 副主幹研究員 (30344394)
• キーワード: 弾性波速度 / 放射光 / マントル遷移層 / 超高圧実験 / レオロジー

研究概要

マントル遷移層〜下部マントル上部領域に焦点をあてた、マントルおよびスラブ関連物質の物性に関して下記のような進展がみられた。
1.ringwooditeおよびmajoriteの弾性波速度測定
マントル遷移層における主要高圧相である、これら2種類の試料に対して、マントル遷移層に至る温度圧力条件下で、放射光と超音波測定を組み合わせた弾性波速度精密決定をおこなった。このような高温高圧条件でこの種の測定がおこなわれたのは世界で初めてであり、スラブが沈み込み滞留する場であるマントル遷移層の鉱物構成に関して重要な実験データが得られつつある。
2.高圧相のP-V-T精密決定
下部マントルで最も重要であるMgSiO_3ペロフスカイトおよび、沈み込むスラブ中で重要であるアルミナス相に関して、放射光X線その場観察法を用いて下部マントル上部における状態方程式の精密決定をおこなった。特にペロフスカイトの測定では従来と大きく異なる熱膨張率の値が得られており、下部マントルにおけるスラブの沈み込みやプルームの発生に関して大きな影響を与える可能性が強い。
3.高圧下でのスラブ物質のレオロジー
スラブ構成物質のringwooditeやmajorite、またakimotoiteを用いた粒成長実験、および本特定領域研究予算で本年度導入したEBSD装置を用いた結晶粒の選択配向に関する実験的研究をおこなった。今後高圧下での変形実験と、回収試料のEBSD観察により、スラブ構成物質のレオロジーや地震波速度異方性に関する実験的研究を開始する予定である。
本年度予算で上記EBSDとともに、SPring-8において高解像度CCDカメラシステムの導入等をおこない、X線その場観察による試料のマクロな観察の精密化をおこなった。これにより、上記の実験によるデータの更なる精密化が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] The phase boundary between wadsleyite and ringwoodite in Mg_2SiO_4 determined by in situ X-ray diffraction. (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Inoue
  • 雑誌名: Phys. Chem. Minerals (in press)
• [雑誌論文] High pressure and high temperature stability and the equation of state of superhydrous phase B by in situ X-ray diffraction. (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Inoue
  • 雑誌名: AGU Book Series, Earth's Deep Water Cycle (in press)
• [雑誌論文] Electrical conductivity of the mantle, mineralogy (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Katsura
  • 雑誌名: Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism (in press)
• [雑誌論文] Phaserelation studies of mantle minerals by means of in situ X-ray diffraction in a multi-anvil apparatus. (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Katsura
  • 雑誌名: GSA Memoir "Advance in High Pressure Mineralogy" (in press)
• [雑誌論文] 広島大学設置改良Griggs型変形実験装置の基本性能評価 (2006)
  • 著者名/発表者名: 安東淳一
  • 雑誌名: 構造地質 (印刷中)
• [雑誌論文] Mechanism of the olivine-ringwoodite transformation in the presence of aqueous fluid. (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Ando
  • 雑誌名: Phys. Chem. Minerals (in press)
• [雑誌論文] Transmission electron microscope observation of the high-pressure form of magnesite retrieved from laser heated diamond anvil cell (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Irifune
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett. 239 ページ: 98-105
• [雑誌論文] Stability and P-V-T equation of state of KAlSi_3O_8-hollandite determined by in situ X-ray observations and implications for dynamics of subducted continental crust material, (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Nishiyama
  • 雑誌名: Phys. Chem. Minerals ページ: DOI10.1007/s00269-005-0037-y
• [雑誌論文] Pressure and strain dependence of the strength of sintered polycrystalline Mg_2SiO_4 ringwoodite. (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Nishiyama
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 32 ページ: L04307
• [雑誌論文] In-situ X-ray diffraction study of an aluminous phase in MORB under lower mantle conditions. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Sanehira
  • 雑誌名: Phys. Chem. Minerals ページ: DOI10.1007/s0C269-005-0043-0
• [雑誌論文] High-temperature and high-pressure equation of state for the hexagonal phase in the system NaAlSiO_4-MgAl_2O_4. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Shinmei
  • 雑誌名: Phys. Chem. Minerals 32 ページ: 594-602
• [雑誌論文] Grain growth of ringwoodite and its implication for rheology of the subducting slab. (2005)
  • 著者名/発表者名: D.Yamazaki
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett. 236 ページ: 871-881
• [雑誌論文] Thermal equation of state of majorite with MORB composition. (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishihara
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Inter. 148 ページ: 73-84
• [雑誌論文] Thermoelastic properties of(Mg_<0.64>Fe_<0.36>)O ferropericlase based on situ X-ray diffraction to 26.7 GPa and 2173 K W. van Westrenen. (2005)
  • 著者名/発表者名: J.Li
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Inter. 151 ページ: 163-176
• [雑誌論文] Temperature dependence of elastic moduli of γ-(Mg, Fe)_2SiO_4. (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Mayama
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Inter. 148 ページ: 353-359
• [雑誌論文] High-Pressure Angle-Dispersive Powder Diffraction Using an Energy-Dispersive Setup and White Synchrotron Radiation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Wang
  • 雑誌名: Advances in High-Pressure Technology for Geophysical Applications ページ: 339-352
• [雑誌論文] High-pressure generation in the Kawai-type apparatus equipped with sintered diamond anvils : application to the wurzite-rocksalt transformation in GaN. (2005)
  • 著者名/発表者名: E.Ito
  • 雑誌名: Advances in High-Pressure Technology for Geophysical Applications ページ: 451-460
• [図書] 光科学研究の最前線 新しい光で見る地球の深部 (2005)
  • 著者名/発表者名: 入舩徹男
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 国際文献印刷社
• [図書] 新日本出版社 (2005)
  • 著者名/発表者名: 入舩徹男
  • 総ページ数: 174
  • 出版者: ダイヤモンド号で行く地底旅行