超高圧高温変形実験によるマントル遷移層の粘性率に与える水の影響の解明

通过超高压高温变形实验阐明水对地幔过渡层黏度的影响

基本信息

批准号：
21H01192
负责人：
川添貴章
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

当該年度は、大型放射光施設SPring-8において行った超高圧高温変形実験により取得したマントル遷移層鉱物（ウォズリアイト、リングウッダイト）の粘性率測定データの解析に取り組んだ。さらに広島大学大学院先進理工系科学研究科に導入したマルチアンビル型高温高圧発生装置の立ち上げを行った。また、超高圧高温変形実験用の精密加工環境をアップグレードした。超高圧高温変形実験による粘性率測定では、二次元X線回折パターンとX線透過像から試料の応力と歪を算出する。粘性率の算出には試料の変形にともなう応力と歪の時間変化を測定する必要があるため、十数分毎に時分割測定を行う。この時分割測定では、測定データが多量になる。また、粘性率の主要構成鉱物（圧力）・温度・歪速度・含水量依存性を明らかにするためには、実験条件が異なる多数の実験の測定データを解析する必要がある。これらの測定データ解析は膨大になるため、測定データ解析の自動化に取り組んだ。具体的には、データ解析アプリケーションにはこれまで使用してきたものを継続して採用し、Pythonを用いてそれらのデータ解析アプリケーションを自動的に動作するようにプログラムを組んだ。この結果、二次元X線回折パターンとX線透過像から試料の応力と歪を自動的に算出できるようになった。2020年3月に広島大学大学院先進理工系科学研究科へマルチアンビル型高温高圧発生装置を移設した。当該年度は、二段目アンビルの加圧面の一辺長が8mmである比較的大きなセルアセンブリーの発生圧力とプレス荷重の較正に取り組んだ。今後、圧力較正したセルアセンブリーを用いることにより、高温高圧下において現状より大きなマントル遷移層鉱物の多結晶体を合成し、超高圧高温変形実験の出発試料として用いる予定である。また、高酸素分圧下においてマントル遷移層鉱物の熔融実験も行った。

在这个财政年度，我们致力于分析通过超高压力和高温变形实验在大型同步加速器辐射设施Spring-8进行的地幔过渡层矿物（Wozriate，Ringwoodite）的地幔过渡层矿物（Wozriate，Ringwoodite）的粘度测量数据。此外，推出了多型型高温和高压发电机，该发电机是在广岛大学高级科学技术研究生院推出的。另外，已升级了超高压力和高温变形实验的精确加工环境。在使用超高压力和高温变形实验的粘度测量中，样品的应力和应变是根据二维X射线衍射模式和X射线透射图像计算的。为了计算粘度，必须测量与样品变形相关的应力和应变的时间变化，因此每十分十分钟进行一次时间划分测量。在此时间划分的测量中，获得了大量的测量数据。此外，为了阐明粘度对主要成分矿物质（压力），温度，应变速率和水含量的依赖性，有必要分析来自具有不同实验条件的大量实验的测量数据。随着这些测量数据分析变得巨大，我们致力于自动化测量数据分析。具体来说，我们一直在采用到迄今为止使用的数据分析应用程序，并编程为使用Python自动运行这些数据分析应用程序。结果，已经有可能自动从二维X射线衍射模式和X射线传输图像中自动计算样品的应力和应变。 2020年3月，多型型高温和高压发电机被转移到广岛大学高级科学技术研究生院。在今年，我们致力于校准相对较大的细胞组件的产生压力和压力载荷，该组件具有第二阶段砧的压力表面的一侧长度。将来，通过使用压力校准的细胞组件，将在高温和高压下合成地幔过渡层矿物质的多晶体体，并将用作超高压高温高温高温变形实验的起始样品。另外，在高氧部分压力下，也进行了地幔过渡层矿物质的熔化实验。