2023 Fiscal Year Research-status Report
結晶粒ダイナミクスのその場観察：PT型マントル対流における岩石流動研究の新展開
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22K18282
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
久保 友明 九州大学, 理学研究院, 教授 (40312540)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
肥後 祐司 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (10423435)
坪川 祐美子 九州大学, 理学研究院, 助教 (40824280)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2026-03-31
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| Keywords | 高温高圧 / 相転移カイネティクス / 放射光 / 結晶粒 / 回折斑点 / 高時空間分解能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、１）偏向電磁石BMビームラインにおけるΔω法と角度高分解能検出器を用いた回折斑点数の定量化、２）その手法のMg2SiO4オリビンーウオズレアイトおよびポストスピネル相転移カイネティクスへの応用、３）次世代挿入光源IDビームラインを利用した高圧下高時空間分解能でのカイネティクスとレオロジーその場観察手法の開発、４）その手法のポストアンチゴライト反応カイネティクスおよびオリビンの脆性ー塑性転移領域での力学挙動への応用、５）偏向電磁石BMビームラインにおけるプレート物質のレオロジー、に関する実験研究を行った。それぞれの研究において、前年度に購入し立ち上げたフラットパネル(FP)型2次元検出器を、既存のCCDおよびFPと相補的に用いている。１）では3.3mの超長カメラ距離測定も行い、回折斑点数の定量化とその限界を確認した。２）では特にオリビンーウオズレアイト相転移においてbulk-rock dynamicsとgrain-scale dynamicsの両方のその場観察に成功し、結晶粒核生成に関する独自のカイネティクスデータが得られている。３）では昨年までの0.1秒毎の高速測定を更に発展させ、AEとの同時測定や高圧下の断層面の応力マッピング手法の開発にも取り組み、その結果４）では冷たいスラブにおけるカイネティクスを考慮したポストアンチゴライト反応の解明やオリビンの脆性ー塑性転移の詳細なその場観察に成功している。また５）ではFP型2次元検出器の高速測定を活かしながら、MORBのレオロジーやスラブの含水軟化、相転移断層形成等に関する実験研究を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１）および２）では、地球内部の主要な相転移の一つであるオリビンーウオズレアイト相転移の結晶粒核生成ー成長カイネティクスが得られたことは特筆すべきことであり、この手法の今後の発展が期待できる。一方で高圧下における超長カメラ距離測定の問題点、特に放射光単色X線の強度不足がネックとなっている。それに対応するため今年度はFP型2次元検出器の冷却システムを新たに構築したが、将来的にはID光源ビームラインにおける同手法の利用が不可欠である。実際に３）、４）ではID光での高速測定を利用した新たな技術開発を進めており、高圧下での高速反応や破壊現象のその場観察において、AEとスティックスリップの同時測定や断層面応力マッピングの試みなど今後のブレイクスルーが期待できる結果が得られている。また５）ではFP型2次元検出器の高速測定を活かすことで、深部スラブレオロジーに関する着実な成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）２）については、IDビームラインでの適用の機会を検討しつつ、既存のBMビームラインにおいてこの手法を活用したカイネティクス実験を引き続き行う。特にオリビンーウオズレアイト相転移では、低含水量の核生成カイネティクスと成長カイネティクスを構築してスラブ環境への適用を検討し、その成果を国際誌にまとめる。３）４）では今後、ビームタイムは限られているがIDビームラインでの本格的な変形実験が可能となることから、高圧変形場にこれらの新規手法を適用し、特に各鉱物の脆性ー塑性転移の力学挙動および脱水脆性化に関する実験研究を進める。
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| Causes of Carryover |
初年度はX線検出器の購入とそれを用いたテスト測定、また超長カメラ距離でのテスト測定などに時間を費やしたため、D111型装置等を用いた高圧実験の回数が当初予定より少なくなり、それにともないアンビルの消費量が減少していた。一方で、今年度以降、高圧実験の消耗品や放射光出張実験の旅費を当初計画より増額する必要がある。今年度は初年度の次年度使用額も利用しアンビルの購入に当てたが、引き続き次年度以降にも当初計画より多くのアンビルの購入にあてる必要がある。
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Research Products
(10 results)
