2相系としてとらえた高圧下における下部マントルレオロジーの研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18340173
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693)
• 研究分担者: 桂 智男 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (40260666) ; 芳野 極 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30423338) ; 伊藤 英司 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (00033259) ; 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)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 地球惑星物質 / レオロジー / 高温高圧

研究概要

地球の下部マントルは主要に珪酸塩鉱物とフェロペリクレースで構成されていることから、単相ではなく2相系としてのレオロジー特性が重要であるとの認識に基づき、2相系の下部マントル岩石を実験室内で再現するために高温高圧実験を行った。実験試料の微細構造観察により、比較的低温である沈み込んでいくスラブの粘性率はフェロペリクレースのそれに制約されていること、マントル最下部で観測されている地震波速度の異方性はフェロペリクレースに起因していることを明らかにした

研究成果

• [雑誌論文] Texture of (Mg,Fe)SiO3 perovskite andferro-periclase aggregate : implicationsfor rheology of the lower mantle (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D., Yoshino T., Matsuzaki T., Katsura T., Yoneda A.
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Inter. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-V-T relations of MgSiO_3 perovskite determined by in situX-ray diffraction using a large-volumehigh-pressure apparatus (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsura T., Yokoshi S., Kawabe K., Shatskiy A., Manthilake M. A. G. M., ZhaiS., Fukui H., Hegoda H. A. C. I., YoshinoT., Yamazaki D., Matsuzaki T., Yoneda A.,Ito E., Sugita M., Tomioka N., Hagiya K.,Nozawa A., Funakoshi K.
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 36 ページ: L01305
  • 査読あり
• [雑誌論文] The temperature-pressure-volume equation of state of platinum (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsui M., Ito E., Katsura T., Yamazaki D., Yoshino T., Yokoyama A., Funakoshi K.
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 105 ページ: 013505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boron-doped diamond heater and its application to large-volume (2009)
  • 著者名/発表者名: Shatskiy A., Yamazaki D., Morard G., Cooray T., Matsuzaki T., Higo Y.,Funakoshi K., Sumiya H., Ito E., KatsuraT.
  • 雑誌名: high-pressure, and high-temperature experiments, Rev. Sci. Instrum. 80 ページ: 023907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of high-pressure phase equilibria of Fe_2O_3 using the Kawai-typeapparatus equipped with sintered diamondanvils (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito E., Fukui H., Katsura T., Yamazaki D., Yoshino T., Aizawa Y., Kubo A.,Yokoshi S., Kawabe K., Zhai S., ShatzkiyA., Okube M., Nozawa A., Funakoshi K.
  • 雑誌名: Am. Min. 94 ページ: 205-209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precise determination of elastic constants byhigh-resolution inelastic X-rayscattering (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukui H., Katsura T., Kuribayashi T., Matsuzaki T., Yoneda A., Ito E., Kudoh Y.,Tsutsuid S., Baronb A. Q. R.
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 15 ページ: 618-623
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis of the cubic perovskite BaRuO_3 and evolution offerromagnetism in ARuO_3 (A = Ca, Sr, Ba)ruthenates (2008)
  • 著者名/発表者名: Jin C -Q. Zhou J -S. Goodenough J B. Liu Q Q. Zhao J G. Yang L X. Yu Y. Yu R C.Katsura T., Shatskiy A., Ito E.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 7115-7119
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ X-ray diffraction of pyrolite to 40 GPa using Kawai-typeapparatus with sintered diamond anvils : possibility for the existence ofiron-rich metallic particles in the lowermantle (2008)
  • 著者名/発表者名: Kubo A., Ito E., Katsura T., Fujino K., Funakoshi K.
  • 雑誌名: High Pressure Res. 28 ページ: 351-362
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tourmaline breakdown in a pelitic system : implications for boroncycling though subduction zones (2008)
  • 著者名/発表者名: Ota T., Kobayashi K., Katsura T., Nakamura E.
  • 雑誌名: Contribution to Mineralogy and Petrology 155 ページ: 19-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ strength measurements on natural upper-mantle minerals (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto J., Ando J., Kagi H., Inoue T., Yamada A., Yamazaki D., Irifune T.
  • 雑誌名: Phys Chem Minerals 35 ページ: 249-257
  • 査読あり
• [雑誌論文] Post-Perovskite Transformation in Germanates UsingSintered Diamond Anvils (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D., Ito E.
  • 雑誌名: The Review of High Pressure Science and Technology 18 ページ: 254-259
  • 査読あり
• [雑誌論文] New high-pressure B2 phase of FeS above 180GPa (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Sata, H. Ohfuji, K. Hirose, H. Kobayashi, Y. Ohishi, N. Hirao
  • 雑誌名: Am. Mineral. 93 ページ: 492-494
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dry mantle transition zone inferred from the conductivity ofwadsleyite and ringwoodite (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshino T., Manthilake G., Matsuzaki T., Katsura T.
  • 雑誌名: Nature 451(7175) ページ: 326-329
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of majorite garnet and itsimplications for electrical structure inthe mantle transition zone (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshino T., Nishi M., Matsuzaki T., Yamazaki D., Katsura T.
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Inter. 170 ページ: 193-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] No interconnection of ferro-periclase in post-spinel phaseinferred from conductivity measurement (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshino T., Yamazaki D., Ito E., Katsura T.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 35 ページ: L22303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase relations of CaAl_4Si_2O_<11> at high-pressure andhigh-temperature with implications forsubducted continental crust into the deepmantle (2008)
  • 著者名/発表者名: Zhai S., Ito E.
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. In. 167 ページ: 161-167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of pre-heated pyrophyllite gaskets onhigh-pressure generation in theKawai-type multi-anvil experiments (2008)
  • 著者名/発表者名: Zhai S., Ito E., Yoneda A.
  • 雑誌名: High Pressure Res. 28 ページ: 265-271
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity measurement of brucite under crystalpressure and temerature conditions (2007)
  • 著者名/発表者名: Fuji-ta K., Katsura T., Matsuzaki T., Ichiki M.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 59 ページ: 645-648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity measurement of gneiss undermid- to lower crystal P-T conditions (2007)
  • 著者名/発表者名: Fuji-ta K., Katsura T., Matsuzaki T., Ichiki M. and Kobayashi T.
  • 雑誌名: Tectonophysics 434 ページ: 93-101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transformation of gold by shearing at high pressure and at roomtemperature (2007)
  • 著者名/発表者名: Furuichi H., Ito E., Fujii N., Kanno Y., Torii, N.
  • 雑誌名: Solid State Commun. 144 ページ: 475-477
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory and Practice-Multianvil Cells and High-Pressure ExperimentalMethods. Treatise on Geophysics Volume 2 : Mineral Physics (2007)
  • 著者名/発表者名: Ito E.
  • 雑誌名: eds. G. Schubert, B. Romanowicz, A. Dziewonski ページ: 197-230
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mantle, Electrical Conductivity, Mineralogy in"Encyclopedia of Geomagnetism andPaleomagnetism" ed by D. Gubbins & E. (2007)
  • 著者名/発表者名: Katsura T.
  • 雑誌名: Herrero-Bervera ページ: 684-687
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase-relation studies of mantle minerals by in situ X-raydiffraction using multianvil apparatus (2007)
  • 著者名/発表者名: Katsura T.
  • 雑誌名: The Geological Society America Special Paper 421 : Advances in High-PressureMineralogy Article ページ: 189-205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure dependence of electrical conductivity of(Mg,Fe)SiO_3 ilmenite (2007)
  • 著者名/発表者名: Katsura T., Yokoshi S., Kawabe K., Shatskiy A., Okube M., Fukui H., Ito E.,Nozawa A. and Funakoshi K.
  • 雑誌名: Phys. Chem. Mineral. 34 (4) ページ: 249-255
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new high-pressure and high-temperaturepolymorph of FeS (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Ohfuji, N. Sata, H. Kobayashi, Y Ohishi, K. Hirose and T. Irifune
  • 雑誌名: Phys. Chem.Minerals 34 ページ: 335-343
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aluminum substitution mechanisms in perovskite-type MgSiO_3 : An investigationby Rietveld analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: Kojitani H., Katsura T., Akaogi M.
  • 雑誌名: Phys. Chem. Mineral. 34 (4) ページ: 257-267
  • 査読あり
• [雑誌論文] High hydrogen solubility in Al-rich stishovite and water transport inthe lower mantle (2007)
  • 著者名/発表者名: Litasov K. D., Kagi H., ShatskiyA., Ohtani E., Lakshtanov D.L., Bass J. D.,Ito E.
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett. 262 ページ: 620-634
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of large (1 mm) MgSiO_3 perovskite single crystals : Athermal gradient method at ultrahighpressure (2007)
  • 著者名/発表者名: Shatskiy A., Fukui H., Matsuzaki T., Shinoda K., Yoneda A., Yamazaki D., ItoE., Katsura T.
  • 雑誌名: American Mineralogists 92 ページ: 1744-1749
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasonic measurements of single-crystal gold under hydrostaticpressures up to 8 Gpa in a Kawai-typemulti-anvil apparatus (2007)
  • 著者名/発表者名: Song, M.-S, Yoneda A., Ito E.
  • 雑誌名: Chinese Science Bulletin 52 ページ: 1600-1606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase boundary between ilmenite and perovskitestructures in MnGeO_3 determined by in situX-ray diffraction measurements (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D., Ito E., Tange Y., Yoshino T., Zhai S., Fukui H., Shatskiy A.,Katsura T., Funakoshi K.
  • 雑誌名: Phys. Chem. Mineral. 34 (4) ページ: 269-273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lattice preferred orientation of lower mantlematerials and seismic anisotropy in theD" layer (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D., Karato S.
  • 雑誌名: in "Post-perovskite : the last mantle phase transition" ed by K. Hirose,J. Brodholt, T. Lay and D. Yuen, AGUMonograph ページ: 69-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete wetting of olivine grain boundaries by hydrous melt near themantle transition zone (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshino T., Nishihara Y.,Karato S.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 256 (3-4) ページ: 466-472
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain growth kinetics of CaIrO_3 perovskite andpost-perovskite (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshino T., Yamazaki D.
  • 雑誌名: with implications for rheology of D" layer. Earth and PlanetaryScience Letters 255 (3-4) ページ: 485-493
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sintered diamond multi anvil apparatus and its application to mineralphysics (2006)
  • 著者名/発表者名: Ito E.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 101(3) ページ: 118-121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equation of state of (Mg_<0.8>, Fe_<0.2>)_2SiO_4 ringwooditefrom synchrotron X-ray diffraction up to 20 GPa and 1700K (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsui M., Katsura T., Kuwata A., Hagiya K., Tomioka N., Sugita M., YokoshiS., Nozawa A., Funakoshi K.
  • 雑誌名: Eur. J. Mineral. 18 ページ: 523-528
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cation order and hydrogen bonding of high-pressure phases in theAl2O3-SiO2-H2O system : An NMR and Ramanstudy (2006)
  • 著者名/発表者名: Xue X., Kanzaki M., Fukui H., Ito E., Hashimoto T.
  • 雑誌名: Am. Miner. 91 ページ: 850-861
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of pressures to ~60GPa in Kawai-type apparatus and stability ofMnGeO_3 perovskite at high pressure andhigh temperature (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D., Shinmei T., Inoue T., Irifune T., Nozawa A., Funakoshi K.
  • 雑誌名: Am. Miner. 91 ページ: 1342-1345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of seismic anisotropy in the D"layer inferred fromshear deformation experiments onpost-perovskite phase (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D., Yoshino T., Ohfuji H., Ando J., Yoneda A.
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett. 252 ページ: 372-378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrous olivine unable to account for conductivity anomaly at thetop of the asthenosphere (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshino T., Matsuzaki T., Yamashita S., Katsura T.
  • 雑誌名: Nature 443 ページ: 973-976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of faceting on pore geometry in texturallyequilibrated rocks : implications for lowpermeability at low porosity (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshino T., Price J.D., Wark D.A., Watson E.B.
  • 雑誌名: Contrib. Mineral. Petrol. 152 ページ: 169-186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of FeTiO_3 ilmenite at hightemperature and high pressure (2006)
  • 著者名/発表者名: Zhang B., Katsura T., Shatskiy A., Matsuzaki T., Wu X.
  • 雑誌名: Phys. Rev. B : Condens. Matter 73 ページ: 134104
  • 査読あり
• [学会発表] Lattice preferred orientation of lower mantlematerials and seismic anisotropy in theD" layer (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Daisuke, Ando J., Karato S., Ohfuji H., Yoneda A., Yoshino T.
  • 学会等名: 5th Annual Meeting AOGS 2008
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 20080616-20
• [学会発表] ギヨム・モラード、ボロン-カーボンヒーターを用いた珪酸塩鉱物の熔融実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 崎大輔、アントン・シャッキー、伊藤英司、桂智男、芳野極
  • 学会等名: 第49回高圧討論会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2008-11-13
• [学会発表] Texture of (Mg,Fe)SiO3 perovskite andferro-periclase aggregate : implicationsfor rheology of the lower mantle (2008)
  • 著者名/発表者名: 崎大輔、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2008-05-27
• [学会発表] Grain growth of Majorite (2007)
  • 著者名/発表者名: 山崎大輔
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2007 年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20070519-24
• [学会発表] Grain Growth Kinetics of Majorite (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki
  • 学会等名: 7th High Pressure Mineral Physics Seminar
  • 発表場所: 松島
  • 年月日: 20070508-12
• [学会発表] MnGeO3ポストペロフスカイト観察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 崎大輔、伊藤英司、アントン・シャッキー、芳野極、ザイ・シャンンメン、福井宏之、桂智男、ギート・マンシレイ、丹下慶範、船越賢一
  • 学会等名: 第48回高圧討論会
  • 発表場所: 倉吉
  • 年月日: 2007-11-22
• [学会発表] MnGeO3の高圧下での相転移観察 (2006)
  • 著者名/発表者名: 山崎大輔、伊藤英司、ザイシャンメン、芳野極、福井宏之、アントンシャツキー、桂智男、丹下慶範、舟越賢一
  • 学会等名: 第47回高圧討論会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 20061109-11
• [学会発表] Two-phase rheology of the mixture of (Mg,Fe)SiO3 perovskite andmagnesiowustite : morphology and latticepreferred orientation (2006)
  • 著者名/発表者名: D. Yamazaki, T. Yoshino, H. Ohfuji, E. Ito
  • 学会等名: 19th General Meeting of the InternationalMineralogical Association
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20060723-28
• [学会発表] (Mg,Fe)Oに関する変形実験 (2006)
  • 著者名/発表者名: 山崎大輔、唐戸俊一郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2006年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20060514-18
• [学会発表] ペロブスカイトとマグネシオヴスタイトの2 相系のレオロジーの予察的研究 (2006)
  • 著者名/発表者名: 山崎大輔、芳野極、大藤弘明、伊藤英司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2006年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20060514-18