差応力下における部分溶融ペリドタイトの微細構造・物性に関する研究

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20340120
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 芳野 極 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30423338)
• 研究分担者: 山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693) ; 米田 明 岡山大学, 地球物資科学研究センター, 准教授 (10262841) ; 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)
• キーワード: 部分熔融 / レオロジー / 電気伝導度 / 上部マントル / ペリドタイド / 変形実験 / 異方性 / 連結度

研究概要

アセノスフェアは.上部のプレート(リソスフェア)に対して柔らかい部分であるが、"何故柔らかいのか?何故異方性があるのか?"といった問題は、明らかになっていない。主要な原因として、部分熔融説とオリビンの含水化説の2つが有力な仮説である。本研究は、アセノスフェアで一般に観測される地震波の低速度層.高電気伝導度異常の原因と異方性の原因を、部分熔融ペリドタイトの高温高圧変形実験を行うことにより、解明することを目的とする。
本年度は、岡山大学・地球物質科学研究センターに敷設されている6方圧し+独立ピストンを備えた変形試験器で変形実験を開始した。かんらん岩の部分熔融が起こる条件での試験的な剪断変形実験を行った。とくに電気伝導度の異方性の原因を解明するために単純剪断方向と剪断方向に垂直な方向でそれぞれ同時に電気伝導度を測定することにより観測された電気伝導度の異方性を明らかにする試みを行った。
差応力下での部分熔融岩石の電気伝導度の絶対値の異方性を評価するために、マルチアンビル装置を用いた静水圧下での電気伝導度測定も行った。電気伝導度はペリドタイト中に炭酸塩質メルトが存在する場合、電磁気観測から得られている電気伝導度の絶対値を説明するには、体積分率で0.003程度の非常に少ないメルト量で電気伝導度異常を説明できることが分かった。
変形実験では、低歪み速度の実験においては長時間のアニール時間を要するためにアルミナビストンと試料の間での反応が起きるなどの問題が生じている。予察的な結果としては、電気伝導度は歪み速度に関係なく、剪断方向に約1桁高い電気伝導度が測定された。これは.東太平洋海嶺近くのアセノスフェアの電気伝導度構造はプレート運動方向に高い電気伝導度異方性を持っていることと調和的である。制度の高い結果を得られるよう今後も引き続き実験を進めて行く必要が有る。

研究成果

• [雑誌論文] Phase boundary between perovskite and post-perovskite structures in MnGeO3 determined by in situ X-ray diffraction measurements using sintered diamond anvils (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Yamazaki, E.Ito, T.Katsura, T.Yoshino, S.Zhai, H.Fukui, A.Shatskiy, X.Guo, S.Shan, T.Okuchi, Y.Tange, Y.
  • 雑誌名: American Mineralogists 巻: 96 ページ: 89-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of iron content on electrical conductivity of ferro-periclase with implications for the spin transition pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, E.Ito, T.Katsura, D.Yamazaki, S.Shan, X.Guo, M.Nishi, Y.Higo, K.Funakoshi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 116 ページ: doi:10.1029/2010JB007801, doi:10.1029/2010JB007801
  • 査読あり
• [雑誌論文] High pressure generation and investigation of the spin transition of ferropericlase(Mg0.83.Fe0.17)O (2010)
  • 著者名/発表者名: E.Ito, T.Yoshino, D.Yamazaki, A.S.Shatzkiy, S.Shun, X.Guo, T.Katsura, Y.Higo, K.Funakoshi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 215 ページ: 12099-12099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preliminary reports on in situ X-ray observation of "post-perovskite" in CaRuO3 (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Yamazaki, E.Ito, T.Yoshino, X.Guo, S.Shun, N.Nishi, Y.Higo, K.Funakoshi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 215 ページ: 12096-12096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of mantle peridotite at the uppermost lower mantle condition (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, T.Katsura, D.Yamazaki, E.Ito
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 215 ページ: 12102-12102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of enstatite up to 20 GPa and 1600 K (2010)
  • 著者名/発表者名: B.Zhang, X.P.Wu, J.Xu, T.Katsura, T.Yoshino
  • 雑誌名: Chinese Journal of Geophysics 巻: 53 ページ: 760-764
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of basaltic and carbonatite melt-bearing peridotites at high pressures : implications for melt distribution and melt fraction in the upper mantle (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, M.Laumonier, E.McIsaac, T.Katsura
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 295 ページ: 593-602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropy of synthetic quartz electrical conductivity at high pressure and temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: D.J.Wang, H.P.Li, L.Yi, T.Matsuzaki, T. Yoshino
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 115 ページ: B09211-B09211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain growth kinetics of majorite and stishovite in MORB : implications for the rheology of subducting slabs (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Yamazaki. T.Matsuzaki, T.Yoshino
  • 雑誌名: Physics of Earth and Planetary Interiors 巻: 183 ページ: 183-189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adiabatic temperature profile in the mantle (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Katsura, A.Yoneda, D.Yamazaki, T.Yoshino, E.Ito
  • 雑誌名: Physics of Earth and Planetary Interiors 巻: 183 ページ: 212-218
  • 査読あり
• [学会発表] Diffusion of Co, Mo and W in FeNi alloy at high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Shan, M.Wang, T.Yoshino, D.Yamazaki
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Laboratory-based conductivity structure in the mantle transition zone (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, T.Katsura, A.Shimojuku
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] Electrical conductivity anisotropy of natural deformed talc rocks and serpentinite at 3 Gpa (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Guo, T.Yoshino, D.Yamazaki, I.Katayama
  • 学会等名: American Geophysical Union.Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] Electrical conductivity of fluid-bearing quartzite at high pressure and high temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Shimojuku, T.Yoshino, D.Yamazaki
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] Origin of the low velocity zone : perspectives of electrical conductivity and melt morphology (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)(Invited 招待講演)
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] Compression of MgSiO3 and (Mg, Fe)SiO3 perovskites based on the pressure generation technique using sintered diamond anvils in a Kawai-type apparatus (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Yamazaki, E.Ito, T.Yoshino, A.Shimojuku, A.Yoneda, S.Shan, X.Guo, Y.Higo, K.Funakoshi
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] 焼結ダイヤモンドアンビルを用いた川井型装置での圧力発生とペロフスカイトの圧縮率 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山崎大輔・伊藤英司・芳野極・下宿彰・肥後祐司・舟越賢一
  • 学会等名: 高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館(宮城県)
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] フェロペリクレースのスピン転移圧力の鉄濃度依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極・伊藤英司・山崎大輔・桂智男・シャンシャンミン・グオジンツアン・西真之・肥後祐司・舟越賢一
  • 学会等名: 高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館(宮城県)
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] 高温高圧下における流体相を含む岩石中の電気伝導度測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 下宿彰・芳野極・山崎大輔
  • 学会等名: 高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館(宮城県)
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] Laboratory-based conductivity structure in the mantle (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino
  • 学会等名: Western Pacific Geophysics Meeting
  • 発表場所: 台北市コンベンションセンター(台湾)(招待講演)
  • 年月日: 2010-06-22
• [学会発表] 脱水に伴う含水鉱物・含水岩石の電気伝導度変化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤田清士, 桂智男, 市來雅啓, 芳野極, 小林記之, 小川康雄
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] マントルの断熱温度プロファイル (2010)
  • 著者名/発表者名: 桂智男、米田明、山崎大輔、芳野極, ほか
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] フェロペリクレースのスピン転移圧力への鉄の量の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極、桂智男、山崎大輔, ほか
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] In Situ Infiltration Experiments of Basalt-San Carlos Olivine Couple Based on the Electrical Resistance Measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: Xinzhuan Guo, Takashi Yoshino, Tomoo Katsura, ほか
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] 沈み込み帯火成活動のアナロジーとしての二相流体移動の実験的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 則竹史哉, 芳野極
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] 流体を含む岩石の電気伝導度 (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場(千葉県)(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] 東北地方上部マントル電気伝導構造探査の為の長周期MT観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 市來雅啓, 小川康雄, 吹野浩美, 長竹宏之, 藤田清士, 神田径, 小山崇夫, 松島政貴, 藤浩明, 上嶋誠, 芳野極
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] Electrical conductivity of carbonatite-bearing peridotite (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極, Mickael Laumonier, Elizabeth McIsaac, 桂智男
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] Laboratory-based conductivity structure in the mantle transition zone (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yoshino, Tomoo Katsura, Kiyoshi Baba, Hisashi Utada
  • 学会等名: European Geosciences Union
  • 発表場所: Vienna(Austria)(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-07
• [学会発表] Adiabatic temperature profile in the mantle (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoo Katsura, Akira Yoneda, Daisuke Yamazaki, Takashi Yoshino, Eiji Ito
  • 学会等名: European Geosciences Union
  • 発表場所: Vienna(Austria)
  • 年月日: 2010-05-06