放射光を利用したマントル鉱物の高温高圧下での弾性波速度その場測定

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本年度は愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター設置のマルチアンビル型高圧発生装置と超音波速度測定装置を組み合わせた高圧下での弾性波速度測定システムの開発をおこなった。また、地球科学的に非常に重要なマントル遷移層の地震波速度構造を解釈するため、マントル鉱物の一つであるringwooditeの弾性波速度測定を上記システムを用いておこなった。特に鉄の影響に着目し、ringwooditeの弾性における鉄の影響について明らかにした。超音波法を用いて実験を行った結果、体積弾性率は鉄の含有量が増加すると大きくなり(K=184.8+11.1XFe GPa)、体積弾性率の圧力微分は変化しなかった(∂Ks/∂P=4.5)。剛性率は鉄の含有量が増加すると小さくなり(G=127.1-50.7XFe GPa)、剛性率の圧力微分は変化しないか、やや小さくなる傾向となった(∂G/∂P=1.4-1.0)。こうした実験結果をもとにマントル遷移層の520km、660km地震波速度不連続面の速度ジャンプとマントル遷移層の地震波速度勾配について考察をおこなった。その結果、520km地震波速度不連続面の汎地球的な地震波速度やインピーダンスコントラストはwadsleyite→ringwoodite相転移にともなう速度変化では十分に解釈できず、地域的なこれらの値の変化は鉄の効果に較べて非常に大きいことがわかった。この不一致の原因として、ringwoodite以外のgarnetなどの鉱物の相転移や、マントル中の水などの揮発性成分の影響が考えられる。今後、これらの鉱物の様々な組成における弾性波速度の測定が重要である。