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 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20340120
• 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: 固体地球惑星物理学
• 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) ; 桂 智男 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (40260666) ; 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)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: アセノスフェア / 高圧 / 上部マントル / 部分熔融 / ペリドタイト / 塑性変形 / 微細組織 / 電気伝導度

研究概要

差応力下における部分熔融ペリドタイトの物性を決定するために、変形機構を有するDIA型マルチアンビルのシステム更新を行った。変形実験で差応力場での部分熔融ペリドタイトの電気伝導度の異方性と静水圧場における電気伝導度の比較を行った。予察的な結果は剪断応力場では剪断方向に水平方向に電気伝導度が垂直方向に比べ、約1桁高くなる傾向が得られた。このことはアセノスフェアで観測される電気伝導度異方性が部分熔融メルトによっていることを示唆する。

研究成果

• [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
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research Vol.116, B04202, doi:10.1029/2010JB007801.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase boundary between perovskite and post-perovskite structures in MnGeO_3 determined by in situ X-ray diffraction measurements using sintered diamond anvils. (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Yamazaki, E.Ito, T.Katsura, T.Yoshino, S.Zhai
  • 雑誌名: American Mineralogists Vol.96 ページ: 89-92
  • 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 Vol.183 ページ: 212-218
  • 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 Vol.183 ページ: 183-189
  • 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 Vol.115, B09211, doi: 10.1029/2009JB006695.
  • 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 Vol.295 ページ: 593-602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of enstatite up to 20 GPa and 1600K. (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 Vol.53 ページ: 760-764
  • 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 Vol.215, 012102.
  • 査読あり
• [雑誌論文] High pressure generation and investigation of the spin transition of ferropericlase (Mg_<0.83>, Fe_<0.17>)O. (2010)
  • 著者名/発表者名: E.Ito, T.Yoshino, D.Yamazaki
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series Vol.215, 012099.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preliminary reports on in situ X-ray observation of "post-perovskite" in CaRuO_3. (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Yamazaki, E.Ito, T.Yoshino
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series Vol.215, 012096.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure generation and investigation of the post-perovskite transformation in MgGeO_3 by squeezing the Kawai-cell equipped with sintered diamond anvils. (2010)
  • 著者名/発表者名: E.Ito, D.Yamazaki, T.Yoshino
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters Vol.293 ページ: 84-89
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laboratory electrical conductivity measurement of mantle minerals. (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 雑誌名: Survey in Geophysics Vol.31 ページ: 163-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity measurements of periclase under high pressure and high temperature. (2010)
  • 著者名/発表者名: X.P.Wu, B.H.Zhang, J.S.Xu, T.Katsura, S.M.Zhai, T.Yoshino, G.Manthilake, A.Shatzkiy.
  • 雑誌名: Physica B Vol.405 ページ: 53-56
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of the major upper mantle minerals, a review. (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Katsura, T.Yoshino, T.Matsuzaki, G.Manthilake
  • 雑誌名: Russian Geology and Geophysics Vol.50 ページ: 1139-1145
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of water on the electrical conductivity of olivine aggregates and its implications for the electrical structure in the upper mantle. (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, T.Matsuzaki, A.Shatzkiy, T.Katsura
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters Vol.288 ページ: 291-300
  • 査読あり
• [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, A.Shatzkiy, M.A.G.M.Manthilake, S.Zhai, D.Yamazaki, T.Matsuzaki, T.Yoshino, A.Yoneda, E.Ito
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters Vol.36 ページ: L11307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Well-wetted olivine grain boundaries in partial molten peridotites in the asthenosphere. (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, D.Yamazaki, K.Mibe.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters Vol.283 ページ: 167-173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Texture of (Mg,Fe)SiO_3 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: Physics of Earth and Planetary Interiors Vol.174 ページ: 138-144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reply to Comments on "Electrical conductivity of wadsleyite as a function of temperature and water content" by Manthilake et al. (2009)
  • 著者名/発表者名: 芳野極, 桂智男
  • 雑誌名: Physics of Earth and Planetary Interiors Vol.174 ページ: 22-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of wadsleyite as a function of temperature and water content. (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Manthilake, T.Matsuzaki, T.Yoshino, S.Yamashita, E.Ito, T.Katsura
  • 雑誌名: Physic of Earth and Planetary Interiors Vol.174 ページ: 10-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of iron content on electrical conductivity of ringwoodite, with implications for electrical structure in the mantle transition zone. (2009)
  • 著者名/発表者名: 芳野極, 桂智男
  • 雑誌名: Physic of Earth and Planetary Interiors Vol.174 ページ: 3-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] ギート・マンティラケ.上部マントル主要構成鉱物の電気伝導度 (2009)
  • 著者名/発表者名: 桂智男、芳野極、松崎琢也
  • 雑誌名: 鉱物科学会誌 38巻 ページ: 33-38
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of high-pressure phase equilibria of Fe_2O_3 using the Kawai-type apparatus equipped with sintered diamond anvils. (2009)
  • 著者名/発表者名: E.Ito, H.Fukui, T.Katsura, D.Yamazaki, T.Yoshino
  • 雑誌名: American Mineralogists Vol.94 ページ: 205-209
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-V-T relations of MgSiO_3 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, S.Yokoshi, K.Kawabe, A.Shatskiy, G.Manthilake, S.Zhai, H.Fukui, T.Yoshino, D.Yamazaki, T.Matsuzaki, A.Yoneda, E.Ito
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters Vol.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: M.Matsui, E.Ito, T.Katsura, D.Yamazaki, T.Yoshino, A.Yokoyama, K.Funakoshi.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics. Vol.105 ページ: 013505
  • 査読あり
• [雑誌論文] No interconnection of ferro-periclase in post-spinel phase inferred from conductivity measurement. (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, D.Yamazaki, E.Ito, T.Katsura
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters Vol.35 ページ: L22303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of majorite garnet and its implications for electrical structure in the mantle transition zone. (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, M.Nishi, T.Matsuzaki, D.Yamazaki T.Katsura
  • 雑誌名: Physic of Earth and Planetary Interiors Vol.170 ページ: 193-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dry mantle transition zone inferred from electrical conductivity of wadsleyite and ringwoodite. (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, G.Manthilake, T.Matsuzaki, T.Katsura
  • 雑誌名: Nature Vol.451 ページ: 326-329
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unstable graphite films on grain boundaries in crustal rocks.
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, F.Noritake
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters in press.
  • 査読あり
• [学会発表] Laboratory-based conductivity structure in the mantle transition zone (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco (アメリカ合衆国)
  • 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
  • 学会等名: AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco (アメリカ合衆国)
  • 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
  • 学会等名: AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco (アメリカ合衆国)
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] Compression of MgSiO_3 and (Mg,Fe)SiO_3 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
  • 学会等名: AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco (アメリカ合衆国)
  • 年月日: 2010-12-13
• [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: 芳野極
  • 学会等名: AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco (アメリカ合衆国)
  • 年月日: 2010-12-13
• [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
  • 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: 芳野極
  • 学会等名: WPGM
  • 発表場所: Taipei、コンベンションセンター(台湾)
  • 年月日: 2010-06-22
• [学会発表] Effect of iron content on spin transition pressure of ferropericlase (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2010年連合大会
  • 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: X.Guo
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2010年連合大会
  • 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
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2010年連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場
  • 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2010年連合大会
  • 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
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2010年連合大会
  • 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: 芳野極
  • 学会等名: EGU
  • 発表場所: Vienna (オーストリア)
  • 年月日: 2010-05-07
• [学会発表] No interconnection of ferro-periclase in post-spinel phase inferred from conductivity measurement (2009)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: AIRAPT-22
  • 発表場所: お台場、東京
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] Electrical Conductivity of Partially Molten Peridotite Analogue Under Shear (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Katsura
  • 学会等名: 日本地球惑星連合 2009年度連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場、千葉県
  • 年月日: 2009-05-19
• [学会発表] The effect of water on the electrical conductivity of olivine aggregates (2009)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: 日本地球惑星連合 2009年度連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場、千葉県
  • 年月日: 2009-05-19
• [学会発表] Is there significant amount of water in the transition zone? (2008)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: Perspective of electrical conductivity, AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco (アメリカ合衆国)
  • 年月日: 2008-12-16
• [学会発表] かんらん石多結晶体の電気伝導度への水の影響:上部マントルの電気伝導度構造の解釈 (2008)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: 日本高圧力学会
  • 発表場所: 姫路商工会議所、兵庫県
  • 年月日: 2008-11-13
• [学会発表] Laboratory electrical conductivity measurement of mantle minerals (2008)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: 19th EM Induction Workshop
  • 発表場所: Beijing(中華人民共和国)
  • 年月日: 2008-10-27
• [学会発表] マントルに大量の水は存在するのか? (2008)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: 日本地球化学会年会
  • 発表場所: 東京大学教養部、東京
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] マントル鉱物の電気伝導度から推定された上部マントルの水の量 (2008)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: 日本地球惑星連合 2009年度連合大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場、千葉県
  • 年月日: 2008-05-29
• [学会発表] Electrical conductivity of transition zone minerals : wadsleyite and ringwoodite (2008)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: EGU
  • 発表場所: Vienna(オーストリア)
  • 年月日: 2008-04-17
• [図書] 地球深部に大量に水は存在するのか(マントル鉱物の電気伝導度から見えてきたもの) (2008)
  • 著者名/発表者名: 芳野極、桂智男
  • 総ページ数: 1348-1355
  • 出版者: 科学
• [図書] コア、地球と宇宙の化学事典
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 出版者: 朝倉書店,印刷中
• [図書] Electrical properties of rocks.(In Encyclopedia of Solid Earth Physics)(edited by H. Gupta)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 出版者: Springer, Netherland. in press.