下部マントル条件下に於ける珪酸塩の溶融実験

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本年度は高圧下における高温発生に関する予備実験を中心とした技術開発を行った。高圧下で安定な高温発生を可能にする材料として白金、レニウム、タングステンカーバイトとダイヤモンドの半焼結体を試した。高温発生用の圧力容器の試料構成には最初、白金またはレニウムの円筒型ヒーターを用いたが、焼結ダイヤモンド製のアンビルを用いた場合、アンビル近傍でのヒーターの変形量が激しく、現段階では改良を必要とすることが分かった。板状ヒーターを用いた場合試料部の最高温度として、およそ2000℃が得られている。この温度は珪酸塩の溶融実験を行うにはまだ低いが、ちきゅうの下部マントル条件を再現するには十分な温度である。そこでマントルの代表的鉱物である、かんらん石の単結晶をこの板状ヒーターで直接加熱する実験を行った。大型単結晶の試料を下部マントル条件で処理したのはこれが初めてであり、電子顕微鏡ではなく、光学顕微鏡領域でのバルクの試料観察が可能となった。回収試料内のクラックが、スピネル相の領域では観察されるのに対してペロブスカイトとマグネシオウスタイトの分解相の領域では消失していることが分かった。また、X線解析によってマグネシオウスタイトにのみ残留応力が観測されることも分かった。このことから上部マントルに比べ下部マントルは力学的性質が低く、深発地震を起こし得ないことを示唆する結果を得た。