2023 年度研究成果報告書

回転式DAC × レーザー加熱 = 地球深部に沈み込んだ海洋地殻の変形特性の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	21K18647
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
研究機関	東京工業大学
研究代表者	東真太郎東京工業大学, 理学院, 助教 (60771293)
研究期間 (年度)	2021-07-09 – 2024-03-31
キーワード	回転式ダイヤモンドアンビルセル / レオロジー / 高温高圧 / 変形実験 / 海洋地殻 / スティショバイト / 近赤外線
研究成果の概要	本研究では、高温高圧変形試験機として回転式ダイヤモンドアンビルセルと近赤外線集光加熱を組み合わせた新たな実験装置(IRrDAC)を開発し、地球深部条件での変形実験に対して有用であることを実証した。この装置を用いて地球深部へと沈み込んでいることが予想される含水スティショバイト(SiO2, 1750±150 ppm H2O)に対し変形実験を行ったところ、流動強度は下部マントルを構成する鉱物の一つフェロペリクレースとほぼ同等である可能性が示された。IRrDACを用いた含水スティショバイトの高温高圧変形実験(16ー54 GPa, 常温ー650度)から、その流動強度の温度依存性と圧力依存性を確認できた。
自由記述の分野	高温高圧変形実験、岩石レオロジー
研究成果の学術的意義や社会的意義	これまで下部マントルに相当する圧力下(23-135 GPa)で定量的な高温変形実験を行うことは非常に困難であった。これに対し、本研究では我々研究グループが開発してきた回転式ダイヤモンドアンビルセルと新たな加熱手法の近赤外線集光加熱を組み合わせ、大型放射光施設SPring-8のビームライン上に最適化することで可能にした。これによって、今まで得ることが困難であった地球深部へと沈み込んでいる海洋地殻物質の高温高圧大ひずみ変形が可能となり、流動強度における温度依存性や圧力依存性を観察するに至った。