スラブ沈降・滞留過程の物質科学的モデリング

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16075206
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 西山 宣正 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (10452682)
• 研究分担者: 大藤 弘明 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (80403864) ; 桂 智男 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (40260666) ; 山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693) ; 安東 淳一 広島大学, 大学院・理学研究科, 助教 (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) ; 井上 徹 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (00291500)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• 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

大型超高圧発生装置を用いた高圧技術、物性測定、放射光X線その場観察実験を結びつけ、特にマントル遷移層領域に対応する高温高圧条件下で、マントルおよびスラブを構成する物質の弾性波速度、電気伝導度、密度、変形挙動などを明らかにした。このような実験データと観測データを対比させることにより、スラブが沈み込む場であるマントル遷移層の化学組成や水の存在量に重要な制約を与えるとともに、スラブ沈降および滞留過程の物質科学的モデルを提示した。

研究成果

• [雑誌論文] Thermal expansion of forsterite at high pressures determined by in situ X-ray diffraction : the adiabatic geotherm in the upper mantle (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Katsura, T. Yoshino, M.A. G. M. Manthilake and T. Matsuzaki
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Inter. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-V-T relations of MgSiO3 perovskite determined by in situ X-ray diffraction using a large-volume high-pressure apparatus (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Katsura, S. Yokoshi, K. Kawabe, A. Shatskiy, M. A. G. M. Manthilake, S. -M. Zhai, H. Fukui, A. C. I. H. Hegoda, Y. Yoshino, D. Yamazaki, T. Matsuzaki, A. Yoneda, E. Ito, M. Sugita, N. Tomioka, K. Hagiya, A. Nozawa and K. Funakoshi
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 36 ページ: L01305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sound velocities of majorite garnet and the composition of the mantle transition region (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Irifune, Y. Higo, T. Inoue, Y. Kono, H. Ohfuji and K. Funakoshi
  • 雑誌名: Nature 451 ページ: 814-817
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elastic wave velocities of (Mg0.91Fe0.09)2SiO4 ringwoodite under P-T conditions of the mantle transition region (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Higo, T. Inoue, T. Irifune, K. Funakoshi and B. Li
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Inter. 166 ページ: 167-174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultra-low friction of carbonate faults caused by thermal decomposition (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Han, T. Shimamoto, T. Hirose, J.H. Ree, J. Ando
  • 雑誌名: Science 316 ページ: 878-881
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elastic wave velocities of garnetite with a MORB composition up to 14 Gpa (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kono, Y. Higo, H. Ohfuji, T. Inoue and T. Irifune
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 34 ページ: L14308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrous olivine unable to account for conductivity anomaly at the top of theasthenosphere (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshino, T. Matsuzaki, S. Yamashita and T. Katsura
  • 雑誌名: Nature 443 ページ: 973-976
  • 査読あり
• [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. Min. 33 ページ: 377-382
  • 査読あり
• [雑誌論文] The phase boundary between wadsleyite and ringwoodite in Mg2SiO4 determined by in situ X-ray diffraction (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue, T. Irifune, Y. Higo, T. Sanehira, Y. Sueda, A. Yamada, T. Shinmei, D. Yamazaki, J. Ando, K. Funakoshi and W. Utsumi
  • 雑誌名: Phys. Chem. Minerals 33 ページ: 106-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of iron on the elastic properties of ringwoodite at high pressure (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Higo, T. Inoue, B. Li, T. Irifune, and R. C. Liebermann
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Inter 159 ページ: 276-285
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure and strain dependence of the strength of sintered polycrystalline Mg2SiO4 ringwoodite (2005)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama, Y. Wang, T. Uchida, T. Irifune, M. L. Rivers and S. R. Sutton
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 32 ページ: L04307
  • 査読あり
• [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, T. Inoue, M. Okamoto and T. Irifune
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett. 236 ページ: 871-881
  • 査読あり
• [学会発表] Deformation experiments of polycrystalline sintered diamond materials in the DDIA with HIMEDIA pistons (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama, T. Irifune, Y. Wang, T. Sanehira, M. L Rivers
  • 学会等名: AGU FALL MEETING
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2008-12-19
• [学会発表] Lattice preferred orientation of lower mantle materials and seismic anisotropy in the D (2008)
  • 著者名/発表者名: D. Yamazaki, J. Ando, S. Karato, H. Ohfuji, A. Yoneda, T. Yoshino
  • 学会等名: layer 5th Annual Meeting AOGS 2008
  • 発表場所: Busan, Korea.
  • 年月日: 2008-06-16
• [学会発表] Sound velocity measurements to 20 GPa and 1800K at SPring-8 and some applications (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Irifune, Y. Higo, Y. Kono, T. Inoue, K. Funakoshi, B Li
  • 学会等名: AGU 2008 Joint Assembly
  • 発表場所: Fort Lauderdale, USA.
  • 年月日: 2008-05-28
• [学会発表] Partitioning of water in mantle minerals (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue, M. Katsuda, T. Irifune, H. Yurimoto
  • 学会等名: EGU General Assembly 2008
  • 発表場所: Vienna, Austria.
  • 年月日: 2008-04-16
• [学会発表] Sound velocities of mantle and subducted slab lithologies : Constraints from combined in situ X-ray and ultlasonic measurements (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Irifune, Y. Higo, Y. Kono, T. Inoue, K. Funakoshi
  • 学会等名: AGU FALL MEETING
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] Rheology of hcp-iron up to 19 GPa and 600 K in the D-DIA (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama, Y. Wang, M. L. Rivers, S. R. Sutton, D. Cookson
  • 学会等名: AGU FALL MEETING
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] Equation of state of MgSiO3-perovskite (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Tange, T. Irifune, K. Funakoshi
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2007-12-13
• [学会発表] Chemical composition of the mantle transition region : constraints from sound velocity measurement at high pressure and high temperature (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Irifune
  • 学会等名: Wilhelm and Heraeus Seminer : Density, Temperature and Elastic Constants of Earth' s Mantlell
  • 発表場所: Munich, Germany.
  • 年月日: 2007-09-14
• [学会発表] Elastic wave velocities of pyrolite and MORB at P, T conditions of the mantle transition region (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Irifune, Y. Higo, Y. Kono, T. Inoue, K. Funakoshi
  • 学会等名: IUGG2007
  • 発表場所: Perugia, Italy.
  • 年月日: 2007-06-06
• [学会発表] Recent developments for high pressure research using large volume press at the SPring-8 (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Funakoshi, A. Nozawa, and Y. Tange
  • 学会等名: SMEC2007
  • 発表場所: Miami, USA.
  • 年月日: 2007-04-14
• [図書] in Treatise on Geophysics 2, D. Price (ed.), Elsevier Sci. Publ. (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Irifune and T. Tsuchiya
  • 総ページ数: 33-62
  • 出版者: Phase transitions and mineralogy of the lower mantle
• [図書] In "Earth's deep water cycle, Geophysical monograph series 168", Steven D. Jacobsen and Suzan van der Lee (eds.), AGU (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue, T. Ueda, Y. Higo, A. Yamada, T. Irifune and K. Funakoshi
  • 総ページ数: 147-157
  • 出版者: High-pressure and high-temperature stability and equation of state of superhydrous phase B
• [図書] Y. Wang, T. Uchida, N. Nishiyama, R. VonDreele, A. Nozawa, K. Advances in High-Pressure Technology for Geophysical Applications, J. Chen, Y. Wang, T. Duffy, G. Shen, L. Dobrzhinetskaya (eds.), Elsevier Academic Press (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Funakoshi, H. Kaneko
  • 総ページ数: 339-352
  • 出版者: High-Pressure Angle-Dispersive Powder Diffraction Using an Energy-Dispersive Setup and White Synchrotron Radiation