| 研究課題/領域番号 |
17K05679
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
増田 俊明 静岡大学, 防災総合センター, 客員教授 (30126164)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | マイクロブーディン構造 / 核形成 / 結晶成長 / 長柱状鉱物 / 破断面 / レーザー顕微鏡 / FIBーSEМ |
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| 研究実績の概要 |
令和３年度は、コロナ禍で野外調査に１度も行けなかったため、新たなサンプルに関する新事実は得られなかった。その代わりとして、アフィン変換に基づいて変形解析を行うマーチモデルとジェフェリーモデルを駆使した２次元シミュレーションを行い、２つの指標（方位分布の集中度係数と歪楕円の縦横比）に関して、取りうる値の範囲の概要を把握した。特にマーチモデルに関してはほぼ実態を把握したので、新たな論文作成作業を開始した。令和２年度までの研究実績の概要は以下の通りである。
（１）応力場での変成岩の中で生じる鉱物の核形成過程に関するこれまでの成果を論文にまとめ、国際誌（Journal of Structural Geology）で発表した。
（２）大理石中の藍閃石のマイクロブーディン破断面をレーザー顕微鏡で観察し，破断面がフラットではなく、複雑な凹凸を持つ形状をしている事を確認した。
（３）メタチャート中の藍閃石のマイクロブーディンを含むある領域をFIB-SEMで数１０から数１００nm間隔の５４５枚の連続断面SEM画像を入手した。この連続画像からマイクロブーディン粒子の破断面の形状が判明した。この場合の破断面の形状は、複雑にはなっていない様に見える。マトリクスが方解石の場合と石英の場合で、藍閃石の破断面の形状が違う可能性がある事が判明した。
（４）マーチモデルのシミュレーションにより、もしも変形前に鉱物の配列がランダムならば、塑性変形がどのようなモード（単純剪断、純粋剪断、など）で起こっても、配列の集中度は変形モードに依存せず、むしろ歪楕円の扁平度のみに依存することがわかった。これは実際の岩石の変形解析をする場合に、仮に歪楕円が計測でき配列の集中度が計測できても、変形モードはそれだけの情報ではわからない、ということを意味しており、岩石の歪解析法を考え直す端緒となりうる事実である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和３年度は、マイクロブーディン破断面の方位依存性に関する基礎研究としてマーチモデルで予測される選択配向の強度と平均方位分布について２次元シミュレーションを行い、概要をほぼ把握し、論文作成作業を開始した。令和２年度までの進捗状況は以下の通り。
（１）大理石中でのマイクロブーディン構造の破断面は、方解石を溶解することでレーザー顕微鏡により観察が可能である。方解石の溶解には塩酸を用いるのが定番であるが、本研究では塩酸に代わって、草津温泉の万代鉱（pHが２以下の強酸性）を用いることを試み、万代鉱でも方解石を簡便に溶解させることができた。この方法により実際に藍閃石のマイクロブーディン破断面をレーザー顕微鏡で観察し、複雑な凹凸をした表面を確認した。
（２）メタチャート中の藍閃石のマイクロブーディン構造を呈している１粒子を選んで、その粒子の周辺をFIBーSEMを用いて解析した。得られた断面イメージは５４５枚になった。各断面の間隔は数１０から数１００nmである。藍閃石と、その周囲の石英はFIBーSEMイメージ上で識別可能であり。石英の方が暗っぽく見える。それぞれのイメージ上で、マイクロブーディンの間の部分（インターブーディン）の両側の形態はミクロンスケールで判別が可能である。この方法は破断面の形状を理解するのに有効であることがわかった。断面形状は、比較的直線的であった。
（３）ペリドタイト中の破断面の研究は野外調査が出来ないために停滞している。
（４）鉱物粒子の方位依存性と歪に関するシミュレーションをマーチモデルとジェフェリーモデルを用いて行った。その結果、もしも変形前に完全にランダムに配列している粒子群の場合には、配列の集中の仕方は変形モード（単純剪断、純粋剪断、あるいはその両方の混合変形）には依存せず、歪楕円の扁平度だけで記述できることがわかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究は、本来は令和２年度で終わる予定であったが、思わぬコロナ禍に巻き込まれたために、令和３年度に継続される事となった。しかし、コロナ禍が収束しなかったために令和３年度の研究も順調に行えず、さらに令和４年度にも継続する事が認められたので、令和４年度には、本研究の最終年度として、これまでできなかった部分を検討し、全体の成果を論文に仕上げて国際誌に投稿する方向で研究を行う。
今後の研究の具体的推進方策は以下の通りである。
（１）破断面を、高性能顕微鏡を使って観察する方法は、現状では完璧ではないが、問題が明確になったので対処が可能である。FIBーSEMを使用する方法（マトリクスが石英）では、多数の画像を立体的に把握する画像ソフトを利用することで解決が可能であると思われる。また、万代鉱を使って方解石を溶解する方法（マトリクスが方解石）では、クエン酸と併用することで、破断面を直接観察できる。この２つの方法で他の試料についての観察を繰り返し、破断面の表面形状についての情報を増やす方向で研究を進める。これまで同じ鉱物（藍閃石）でも、マトリクス鉱物が石英と方解石の場合で、破断面の様子が違う可能性がある事が、それぞれの１サンプルでわかったので、この観察がたまたまなのか普遍的なのかを確認する必要があるからである。確証が得られた段階で論文作成作業に入る。
（２）破断面の記述の定量化を試みる。表面の凹凸を数値化し、計算ソフトMathematica を利用してその凹凸をウェーブレットを用いて解析できる道筋を模索する。この試みは、破断面の比較を具体的に行うための基礎的作業である。この作業は簡単ではない事が判明したので、本研究自体が終了しても、ひきつづき継続するつもりである。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和3年度はコロナ禍により出張等が困難だったために研究費を有効に使うことができなかった。本年度は出張旅費（研究連絡、サンプリング調査又は学会参加）と、論文作成のための文具類に使用する計画である。
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