地殻深度5-20kmにかかった古応力絶対値とその時間変化

地球表層部の変形挙動の定量化を目的に、特に高応力が生じると予想される大陸深度10～30km相当の地殻強度の推定を試みた。報告者は変成変形岩中に含まれる柱状鉱物の破断構造に着目し、岩石に作用した地殻古応力の定量化を目指している。応力絶対値の現実的見積もりには「鉱物の疲労破壊」の考慮をすることが報告者の近年の研究で解ってきた。本年度は柱状鉱物の疲労特性を具体的に知る為に以下の実験を行った。<天然石を用いた一定負荷速度試験>物質の疲労特性は材質によって大きく異なり、また破壊時の環境によっても変化し得る繊細なパラメターである。そこで本研究は、数ある疲労試験の中でも汎用試験機を用いて実行できる「一定負荷速度試験」を行い、まずは柱状鉱物の疲労挙動は(先行研究が多数ある)どの工業材料と似た性質を持つのかを確認することとした。1.試験試料・条件ブラジル産の電気石単結晶(2×2×10mm角柱状に切出加工)を用いて3点曲げ一定負荷速度試験を行った。温度は常温・300・450・600度、負荷速度は10^1・10^<-1>・10^<-2>MPa/sの条件で行った。2.結果もし電気石が疲労破壊をおこすのであれば、遅い負荷速度時ほど小さな負荷で破壊すると予測される。本試験は、常温・300度下において負荷速度の低下に伴う強度の低下が確認された(静疲労係数=7、12)が、450・600度下では負荷速度の変化に伴う強度の特徴的な変化は見られなかった。この、1.疲労係数値が10-20程度2.高温条件下になると物質の疲労破壊が生じ難くなるという性質はガラス材料のそれに酷似している。3.考察ガラス材料の最も特出すべき点は、他の工業材料と比較して疲労破壊の閾値が圧倒的に低い事である。つまり条件がそろえば非常に小さな応力下でも破断する可能性があるのだ。天然鉱物がこのような特徴を持ち得ることが示唆された本研究結果は、地殻応力の現実的な定量化に向けて大きく貢献すると考えられる。

地球表層部の変形挙動の定量化を目的に、特に高応力が生じると予想される大陸深度10～30km相当の地殻強度の推定を試みた。報告者は変成変形岩中に含まれる柱状鉱物の破断構造に着目し、岩石に作用した地殻古応力の定量化を目指している。応力絶対値の現実的見積もりには「鉱物の疲労破壊」の考慮をすることが報告者の近年の研究で解ってきた。本年度は柱状鉱物の疲労特性を具体的に知る為に以下の実験を行った。<天然石を用いた一定負荷速度試験>物質の疲労特性は材質によって大きく異なり、また破壊時の環境によっても変化し得る繊細なパラメターである。そこで本研究は、数ある疲労試験の中でも汎用試験機を用いて実行できる「一定負荷速度試験」を行い、まずは柱状鉱物の疲労挙動は(先行研究が多数ある)どの工業材料と似た性質を持つのかを確認することとした。1.試験試料・条件ブラジル産の電気石単結晶(2×2×10mm角柱状に切出加工)を用いて3点曲げ一定負荷速度試験を行った。温度は常温・300・450・600度、負荷速度は10^1・10^<-1>・10^<-2>MPa/sの条件で行った。2.結果もし電気石が疲労破壊をおこすのであれば、遅い負荷速度時ほど小さな負荷で破壊すると予測される。本試験は、常温・300度下において負荷速度の低下に伴う強度の低下が確認された(静疲労係数=7、12)が、450・600度下では負荷速度の変化に伴う強度の特徴的な変化は見られなかった。この、1.疲労係数値が10-20程度2.高温条件下になると物質の疲労破壊が生じ難くなるという性質はガラス材料のそれに酷似している。3.考察ガラス材料の最も特出すべき点は、他の工業材料と比較して疲労破壊の閾値が圧倒的に低い事である。つまり条件がそろえば非常に小さな応力下でも破断する可能性があるのだ。天然鉱物がこのような特徴を持ち得ることが示唆された本研究結果は、地殻応力の現実的な定量化に向けて大きく貢献すると考えられる。