複合体としてのマントル岩石物性:試料合成・弾性測定・モデリングによる実証的研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19204044
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 米田 明 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (10262841)
• 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) ; 山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693) ; 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, 名誉教授 (00033259) ; アントン シャッキー 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 助手 (90379818)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 複合弾性 / 有限要素法 / 共振法 / マントル鉱物 / ステショバイト

研究概要

スティショバイトの純良単結晶の合成に成功し、X線、FTIR,EPMA等で結晶評価行った。プリセッションカメラにより結晶方位を確定し、200-500ミクロン長の直方体に整形した。高周波共振法で約20本のピークを確認し、弾性定数を決定した。マルチバッファレイヤーモデルを開発し、2次元多孔質体の空孔効果を系統的に解析し、その結果から、空孔率、空孔の扁平率、ポアソン比と実効弾性定数の間に極めてエレガントな解析式を見出すことに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Single Crystal Growth of Wadsleyite American Mineragist (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Shatskiy, K.Litasov. T.Matsuzaki, K.Shinoda, D.Yamazaki3, A.Yoneda, E.Ito, T.Katsura
  • 雑誌名: 94 In press ページ: 1130-1136
• [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 (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Katsura, et al.
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Int. 174 in press. ページ: 86-92
• [雑誌論文] Heat capacity measurement under high pressure : a finite element method assessment (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Yoneda, M Osako, E.Ito
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Int. 174 ページ: 309-314
• [雑誌論文] Texture of (Mg, Fe)SiO3 perovskite and ferro-periclase aggregate : implications for rheology of the lower mantle (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Yamazaki, T.Yoshino, T.Matsuzaki, T.Katsura, A.Yoneda
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Inter. 174 ページ: 138-144
• [雑誌論文] P-V-T relations of wadsleyite determined by in situ X-ray diffraction in a large-volume high-pressure apparatus. (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Katsura, et al.
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 36 ページ: L11307
• [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, et al.
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 36 ページ: L01305
• [雑誌論文] A new 6-axis apparatus to squeeze the Kawai-cell of sintered diamond cubes Phys. (2009)
  • 著者名/発表者名: E.Ito, T.Katsura, D.Yamazaki, A.Yoneda, M.Tado, T.Ochi, E.Nishibara
  • 雑誌名: Earth Planet.Inter. 174 ページ: 264-269
• [雑誌論文] Manufacture of a New 6-axis Apparatus (2008)
  • 著者名/発表者名: Ito, E., Katsura, T., Yamazaki, D., Yonade, A., Tado, M., Nishibara, E., Nakamura, A., Ochi, T.
  • 雑誌名: The Review of High Pressure Science and Technology 18 ページ: 208-213
• [雑誌論文] Single crystal X-ray diffraction study of CaIrO3 (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Sugahara, A.Yoshiasa, A.Yoneda, T.Hashimoto, S.Sakai, M.Okube, O.Ohtaka
  • 雑誌名: American Mineralogist 93 ページ: 1148-1152
• [雑誌論文] Effects of pre-heated pyrophyllite gaskets on high-pressure generation in the Kawai-type multi-anvil experiments (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Zai, E.Ito, A.Yoneda
  • 雑誌名: High Pressure Res. 28 ページ: 265-271
• [雑誌論文] Deviatoric stress and mean pressure in MgO compressed in a Kawai-type apparatus above 30 GPa : Evidence for reduction of deviatoric stress by annealing (2008)
  • 著者名/発表者名: A.Kubo, A.Yoneda, T.Katsura, E.Ito
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.Solids 69 ページ: 2261-2264
• [雑誌論文] Precise determination of elastic constants by high-resolution inelastic X-ray scattering (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Fukui, T.Katsura, T.Kuribayashi, T.Matsuzaki, A.Yoneda, E.Ito, Y.Kudoh, S.Tsutsui, A.Baro
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 15 ページ: 618-623
• [雑誌論文] Growth of large (1mm) MgSiO3 perovskite single crystals : A thermal gradient method at ultrahigh pressure (2007)
  • 著者名/発表者名: Shatsky, et al
  • 雑誌名: Am.Miner. 92 ページ: 1744-1749
• [雑誌論文] High Frequency Resonant Ultrasound Spectroscopy to 50MHz : Experimental Developments and Analytical Refinement. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoneda, A., Aizawa, Y., Rahman, Md.M., Sakai, S
  • 雑誌名: Jpn J Appl Phys 46 ページ: 7898-7903
• [雑誌論文] Complete wetting of olivine grain boundaries?0by a hydrous melt near the mantle transition zone. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, et al.
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett. 256 ページ: 466-472
• [雑誌論文] Grain growth kinetics of CaIrO3 perovskite and post-perovskite, with implications for rheology of D" layer. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, Yamazaki
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett. 255 ページ: 485-493
• [雑誌論文] Phase boundary between ilmenite and perovskite structures in MnGeO3 determined by in situ X-ray diffraction. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, et al.
  • 雑誌名: Phys.Chem.Minerals 34 ページ: 269-273
• [雑誌論文] Aluminum substitution mechanisms in perovskite-type MgSiO3 : An investigation by Rietveld analysis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Katura, et al.
  • 雑誌名: Phys.Chem.Minearls. 34 ページ: 257-267
• [雑誌論文] Pressure dependence of electrical conductivity of (Mg, Fe)SiO3 ilmenite. (2007)
  • 著者名/発表者名: Katsura, T., et.al.
  • 雑誌名: Phys.Chem Minerals 34 ページ: 249-255
• [雑誌論文] Ultrasonic measurements of single?crystal gold under hydrostatic pressures up to 8 Gpa in a Kawai-type multi-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
• [雑誌論文] Electrical conductivity measurements of brucite under crustal pressure and temperature conditions. (2007)
  • 著者名/発表者名: Katsura, et al.
  • 雑誌名: Earth Planets Space 59 ページ: 645-648
• [雑誌論文] Electrical conductivity measurement of gneiss under mid- to lower crustal P-T conditions. (2007)
  • 著者名/発表者名: Katsura, T., et.al.
  • 雑誌名: Tectonophysics 424 ページ: 93-101
• [学会発表] Pore effect on macroscopic physical properties I : Composite elasticity determined using a two dimensional buffered layer FEM model (2009)
  • 著者名/発表者名: 米田明
  • 学会等名: AIRAPT
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] 有限要素法による扁平空孔系の巨視的弾性解析とクラック効果への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 米田明
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 千葉市
  • 年月日: 2009-05-18
• [学会発表] タルクおよびジルコニアの高圧下の熱拡散率と熱伝導率 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大迫正弘、米田明、米原実秀、伊藤英司
  • 学会等名: 高圧力学会
  • 発表場所: 姫路市
  • 年月日: 20081112-20081114
• [学会発表] 高圧地球科学における有限要素法解析の応用I :変動加熱場の履歴効果解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 米田明、芳野極、相澤義高、伊藤英司、大迫正弘
  • 学会等名: 高圧力学会
  • 発表場所: 姫路市
  • 年月日: 20081112-20081114
• [学会発表] 高圧地球科学における有限要素法解析の応用II :多孔質体の複合弾性論 (2008)
  • 著者名/発表者名: 米田明
  • 学会等名: 高圧力学会
  • 発表場所: 姫路市
  • 年月日: 20081112-20081114
• [学会発表] Porosity effects on macroscopic elasticity investigated by buffered multiple grid FEM model (2008)
  • 著者名/発表者名: 米田明
  • 学会等名: COE-21 International Symposium, MISASA-III "Origin, Evolution and Dynamics of the Earth"
  • 発表場所: 鳥取県倉三朝町
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] 有限要素法による複合弾性論I :空孔効果の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 米田明
  • 学会等名: 高圧討論会
  • 発表場所: 鳥取県倉吉市
  • 年月日: 2007-11-21
• [学会発表] 高圧地球科学における有限要素法解析の応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 米田明
  • 学会等名: 地球惑星科学合同大会
  • 発表場所: 千葉市
  • 年月日: 2007-05-22
• [学会発表] Heat capacity measurement under high pressure : a finite element method assessment (2007)
  • 著者名/発表者名: 米田明
  • 学会等名: 7th High Pressure Mineral Physics Seminar
  • 発表場所: 宮城県松島
  • 年月日: 2007-05-09
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.misasa.okayama-u.ac.jp/jp/
• [備考]
  • URL: http://www.misasa.okayama-u.ac.jp/~hacto/
• [産業財産権] トランスデューサ及びこのトランスデューサを備えた計測装置 (2011)
  • 発明者名: 米田明
  • 権利者名: 岡山大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2007-521368
  • 取得年月日: 2011-04-05