研究課題
水がカンラン石のレオロジーに大きな影響を与えることが示されてから、30年以上にわたってマントル鉱物のレオロジーへの水の効果は多くの研究者によって調べられてきている。しかしながら、報告された結果には一貫性がなく、マントルダイナミクスへの水の効果を定量的に応用する段階にないのが現状である。その主な原因は、ほとんどの研究で全含水量をパラメータとした議論に限定されてきたため、マントル鉱物のレオロジーに対する水素の結晶学的配置の影響が全く考慮されてこなかった点にあると考えられる。また、遷移層・下部マントルに至っては、レオロジーに関する研究が限られており、水の影響を議論するに至っていない。本研究は、FTIRで観測されるいくつかのOH伸縮バンドがそれぞれの水素位置を反映していることに着目して、上部マントルから下部マントルまでの主要鉱物について水素位置を特定し、レオロジーに与える水の影響を結晶学的に解明することを目的とする。2021年度には、第一に下部マントルまでの高圧マントル鉱物の大型(mm級)単結晶合成技術を用いて、Alを含むブリッジマナイトの単結晶合成を試みた。Alを含む系においてブリッジマナイト中に多量の水が入るとの報告があるが、本研究で合成されたブリッジマナイト単結晶中にはFTIRの検出限界以下の水しか存在しなかった。一方で、一部hydrous phase Bが包有物として検出された。本年度は、hydrous phase Bに加え、Alを含むスティショバイトの高圧下でのIR測定を行った。さらに、レオロジーに与える水の影響を明らかにするために、カンラン石と斜方輝石間の相対粘性率差への含水量の影響を明らかにするため、カンラン石と直方輝石の相対粘性率差の測定を行った。その結果、含水量が大きくなるにつて、Alを含む直方輝石とカンラン石の粘性率差が小さくなることが明らかとなった。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2022 2021
すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)
Science Advances
巻: 8 ページ: eabm1821
10.1126/sciadv.abm1821
Journal of Geophysical Research: Solid Earth
巻: 127 ページ: e2021JB023586
10.1029/2021JB023586
High Pressure Research
巻: 42 ページ: 14～28
10.1080/08957959.2021.2013834
