含水高圧相鉱物の弾性波速度に基づくスラブ低速度層の物質科学的研究

基于含水高压相矿物弹性波速的板片低速层材料科学研究

• 批准号: 13874052
• 负责人: 米田 明
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13874052/
• 关键词: マントル対流; スラブ; 含水鉱物; 反射率測定; 金; 粘弾性; 圧力スケール; 状態方程式; 音速分散; ローソナイト; 含水高圧相鉱物; 液圧セル

沈み込むスラブ内部においては比較的地球深部に到るまで、含水鉱物が主要な構成要素であることが近年高温高圧下における相平衡実験から明らかになった。そして、それらは地震波によって観測される低速度層の成因との関連が示唆される。しかしながら含水鉱物の弾性に関する報告は数少なく、特に弾性率の温度依存性はあまり理解されていない。本研究においてスラブ内部で安定と考えられる含水鉱物の一つであるphase Aについてその単結晶の合成を試みた。数ミリメートル程度の比較的大きな結晶が合成できれば、共振法によって弾性率およびその温度依存性の精密な測定が可能である。マルチアンビル型高圧発生装置を用い、約10GPa,1000℃の高温高圧条件下で合成実験を行っている。本研究を遂行する過程において、共振法のシグナル伝達を向上させるためのカップラーの物性測定を行った。本研究の副産物であるが、重要な成果であり、その内容は学術振興会の研究会で報告した他、特許出願も行った。参考のために以下にその概要をしめす。粘弾性液体(蜂蜜(商品名:SWC)、グリセリン、シリコンオイル)の横波速度と吸収係数を約20MHzの周波数で複素反射率法により測定した。一般的にはこれらの物質は液体であり従って剛性はない(横波音速ゼロ)とされてきた。しかしながら、今回の測定により15-25MHzにおいて明瞭な横波音速分散と吸収を確認した。複素反射率測定では音波パルスはサンプル中を伝播する必要がないので、吸収の大きな試料の音速測定に適している。地球科学分野での応用としてはマグマの粘弾性測定があるが、他分野でも広く応用可能である。

The interior of the earth is relatively deep, and the main components of the earth are water-bearing substances. The relationship between the formation of low velocity layer and seismic wave is discussed. The relationship between the properties of the water-containing substance and the temperature dependence of the specific properties is reported. In this study, the internal stability of the aqueous phase A was studied. A precise measurement of the temperature dependence of the crystallization ratio by resonance method is possible. The synthesis process was carried out under high temperature and high pressure conditions of about 10GPa at 1000℃. In this study, the process of resonance method was carried out. The by-product of this research, important achievements, content and academic revitalization of the research meeting report, special permission to do so The following is a summary of the information. The transverse wave velocity, absorption coefficient and complex reflectance of viscous liquid (honey (trade name:SWC)) were measured by the method of complex reflectance at about 20MHz. General material is not liquid, but rigid. This time, the measurement was carried out at 15-25MHz, and the shear wave dispersion and absorption were confirmed. The determination of complex reflectance is necessary for the determination of sound velocity in the medium of sound absorption and large samples. Earth science is divided into two fields: one field is divided into two fields: one field

项目成果

T.Sumita: "A new thermal-analysis technique for detecting silicate melting under high pressure : Application to pyrope melting up to 9 GPa"High Temp.-High Press. (in press). (2002)

T.Sumita：“一种用于检测高压下硅酸盐熔化的新热分析技术：应用于高达 9 GPa 的镁铝榴石熔化”高温-高压。

N.Mayama: "Temperature dependence of elastic moduli of b-(Mg, Fe)2SiO4"Geophys.Res.Lett.. 31. L04612 (2004)

N.Mayama：“b-(Mg, Fe)2SiO4 弹性模量的温度依赖性”Geophys.Res.Lett.. 31. L04612 (2004)

T.Katsura: "Temperature derivatives of elastic moduli of (MgO.91FeO.09)2SiO4 modified spinel"Physics of Earth and Planetary Interiors. 124. 163-166 (2001)

T.Katsura：“(MgO.91FeO.09)2SiO4 改性尖晶石弹性模量的温度导数”地球和行星内部物理学。

Y.Aizawa: "Temperature derivatives of elastic moduli of MgSiO3 perovskite"Geophys.Res.Lett.. 31. L01602 (2004)

Y.Aizawa：“MgSiO3 钙钛矿弹性模量的温度导数”Geophys.Res.Lett.. 31. L01602 (2004)

T.Katsura: "A large-volume high P-T apparatus for in situ X-ray observation'SPEED-mkII'"Phys.Earth Planet.Int.. (in press). (2004)

T.Katsura：“用于原位 X 射线观测的大容量高 P-T 装置‘SPEED-mkII’”Phys.Earth Planet.Int..（正在印刷中）。