含水メルトの弾性波速度測定による地震波速度低速度異常の解明

通过测量水合熔体中的弹性波速度来阐明地震波中的低速异常

基本信息

批准号：
08J01874
负责人：
河野義生
金额：
$ 0.51万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01874/
关键词：
弾性波速度メルト高温低速度異常

项目摘要

本年度は,(1)含水ケイ酸塩を溶融可能な高温条件下での弾性波速度測定技術の開発.(2)メルトをカプセルに封入した状態での弾性波速度測定技術の開発を行った.(1)においては,高圧実験セル内部に断熱の良いジルコニアを用いて,高温高圧発生実験のテストを行った.さらに,弾性波を伝搬させるためのロッドを,これまでの研究で用いていたアルミナから断熱の良いジルコニアに変更して弾性波測定実験を行った.その結果,最高1700℃条件下において弾性波測定を行うことに成功した,この温度は,上部マントル圧力条件下において含水ケイ酸塩を溶融させることが可能な温度であり,この測定技術を用いることにより,含水ケイ酸塩を溶融させた状態での弾性波速度測定を行うことが可能になると考えられる.そこで,この技術を用いて,さらに(2)のメルトをカプセルに封入した状態での弾性波速度測定技術の開発を行った.その結果,圧力約5GPa,温度最大1600℃条件下において,MORB組成メルトをBNカプセルに封入した状態での弾性波測定を行うことに成功した.MORB組成が溶融を開始する約1400℃以上の高温条件下において,試料の溶融とともにS波信号は消滅した.一方,P波信号は強度が弱くなるが,最大1600℃まで信号は観察され,その伝搬時間が非常に遅くなる現象が観察された.このような高圧条件下における溶融した岩石の弾性波測定は世界でも初めての実験であり,観測されている地球内部の地震波速度低速度異常を理解するために必要なマグマやそれを含む部分溶融した岩石の弾性波速度の解明に大きく貢献すると考えられる.

今年，（1）在高温条件下的弹性波速度测量技术的发展，允许液压硅酸盐融化。（2）当将熔体封装在胶囊中时，进行了弹性波速度测量技术的发展。在（1）中，使用氧化锆进行了高压高压生成实验，并在高压实验细胞内具有良好的绝缘层。此外，用于传播弹性波的杆从以前的研究中使用的氧化铝转变为具有良好绝缘的氧化锆。结果，我们在高达1700°C的条件下成功测量了弹性波。该温度是在上地幔压力条件下可以熔化的含水硅酸盐的温度，并且通过使用这种测量技术，人们认为当含水硅酸盐熔化时可以进行弹性波速度测量。因此，该技术用于使弹性波速度测量成为可能。使用它，我们开发了一种弹性波速度测量技术，并用胶囊中的熔体（2）开发了弹性波速度。结果，我们成功地测量了弹性波，在约5GPA的压力下，将MORB组成熔体封装在BN胶囊中，最大温度为1600°C。在MORB组成开始融化时，在大约1400°C或更高的高温条件下，随着样品融化，S波信号消失了。同时，P波信号的强度较弱，但是观察到最大1600°C的信号，并且传播时间非常慢。这是世界上第一个在这种高压条件下测量熔融岩石的弹性波的实验，被认为有助于阐明地球内观察到的异常，以及含有它们的部分熔融岩石的弹性波速度。