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

同步辐射原位测量高温高压下地幔矿物弹性波速

• 批准号: 01J04193
• 负责人: 肥後 祐司
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-01J04193/
• 关键词: 弾性定数; ringwoodite; 超音波; マントル遷移層; 弾性波速度; Ringwoodite; Majerite

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。

This year, Ehime University conducted research on the deep earth. The equipment for high-pressure generation and ultrasonic velocity measurement was assembled and developed. It is very important for earth science to study the seismic wave velocity structure of migration layer and determine the seismic wave velocity of ringwoodite. The influence of iron on ringwoodite is obvious. The ultrasonic method was used to measure the iron content, the volume resistivity and the iron content increased (K=184.8+11.1XFe GPa), and the pressure differential of the volume resistivity changed (Ks/P=4.5). Stiffness ratio increases with iron content (G=127.1-50.7XFe GPa), and pressure differential of stiffness ratio tends to change (G/P=1.4-1.0). The results of this study are as follows: 520km and 660km of seismic wave velocity are not connected to the velocity of seismic wave in the migration layer. The results show that the seismic wave velocity of 520km is not connected to the surface of the pan-earth. The seismic wave velocity is very large. The reasons for this inconsistency include the phase shift of garnets other than ringwoodite and the influence of volatile components in water. In the future, it is important to measure the velocity of the wave in the composition of the object.

项目成果

Yuji Higo: "Elastic wave velocities of iron-bearing ringwoodite (Mg_<0.8>Fe_<0.2>)_2SiO_4 to 13GPa"General assembly of the International union of geodesy and geophysics Abstract, 2003.. 181-181 (2003)

肥后裕二：“含铁尖角橄榄石的弹性波速度(Mg_<0.8>Fe_<0.2>)_2SiO_4至13GPa”，国际大地测量学与地球物理学联合会大会摘要，2003.. 181-181 (2003)

肥後 祐司: "Ringwooditeの弾性定数への鉄の影響"高圧力の科学と技術第13巻(2003年)特別号 第44回高圧討論会 講演要旨集. 13巻. 25-25 (2003)

Yuji Higo：“铁对尖晶石弹性常数的影响”高压科学技术第 13 卷（2003 年）第 44 期高压研讨会摘要第 13 卷（2003 年）。

肥後 祐司: "マントル鉱物の高圧下での弾性波速度測定"地球惑星科学関連学会2003年合同大会予稿集. (2003)

Yuji Higo：“地幔矿物高压下弹性波速度的测量”2003 年地球与行星科学协会联席会议论文集（2003 年）。