マントル流動・化学進化素過程を知るための転移構造・化学・拡散システマティクス

过渡结构、化学和扩散系统学，以了解地幔流和化学演化基本过程

• 批准号: 09J07786
• 负责人: 田阪 美樹
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07786/
• 关键词: マントル; フォルステライト; エンスタタイト; ゼナー則; 粒径; 粘性; 粒径依存型クリープ; 変形; 粒径依存クリープ

研究背景と目的:天然の岩石は一般的に複数の鉱物の集合体であるため、体積分率の多い鉱物(一相目)のみならず体積分率の少ない鉱物(二相目)が加わった多相系における岩石の振る舞いを調べることが重要となる。本研究はマントルの代表的な鉱物であるフォルステライト・エンスタタイト二相系において、粒径・粘性と二相分率の関係調べ、天然の岩石に応用することを目的とした。結果、および、考察:粒成長実験フォスルテライト-エンスタタイト量比の違う試料を用いて粒成長実験を行った。結果、二相分率が増える程、粒径は小さくなり、粒成長速度は遅くなる事が分かった。これは、二相分率が増加することにより、一相目の粒成長が阻害されるZener則により説明することができる。また、実験から得られた二相分率と粒成長の関係は、既存の粒成長モデルに鉱物の物性値を代入した、二相分率と粒成長速度の関係の理論値とよく一致することが分かった。つまりこの理論式を使い鉱物物性値が分かれば、二相分率の関数として粒成長を定式化する事が示唆された。変形実験フォスルテライト-エンスタタイト量比の違う試料を用いて、変形中のひずみ速度と温度を変化させた大気圧一軸圧縮試験を行った。まず、各試料の歪速度と粒径・応力・温度の関係式(流動則)求めた。二相分率を変えても流動則の応力-粒径依存性に変化は見られなかった。また二相分率と粘性変化の関係を求めた。二相分率が増加すると粘性は減少することが分かった。これは二相分率が変化することにより、(1)粒径が減少する効果と(2)構成鉱物の硬さの効果で説明できることが予想された。変形実験で求めた単成分の流動則と粒径変化から予想される二相分率と粘性変化の関係は、実験から得られた二相分率と粘性変化の関係と良く一致した。よって二相分率の関数として粘性を定式化する事に成功した。

Background and purpose: Natural rocks are composed of aggregates of complex materials, volume fractions of complex materials (one phase), volume fractions of complex materials (two phases), and polyphase systems. This study focuses on the relationship between particle size, viscosity and two-phase fraction of natural rocks. The results showed that the grain growth rate was higher than that of the sample. The results show that the two-phase fraction increases, the particle size decreases, and the particle growth rate increases. For example, if the grain growth of the first phase is inhibited, the grain growth of the second phase is inhibited. The relationship between two-phase fraction and grain growth is consistent with the theoretical relationship between two-phase fraction and grain growth rate. The theoretical formula is used to describe the relationship between the physical properties of the two phases and the particle growth. Deformation Realization-A large-pressure one-axis compression test was carried out to modify the volume ratio of the deformation to the test sample, and to change the internal speed and temperature during deformation. The relationship between velocity, particle size, force and temperature of each sample (flow criterion) is calculated. The two-phase fractional ratio is different from that of the flow, and the force-particle dependence is different from that of the flow. Find the relationship between the two phase fractions and viscosity. The two-phase ratio increases and the viscosity decreases. (1) the effect of particle size reduction;(2) the effect of hardness on the composition; The relationship between particle size and viscosity is consistent with that between particle size and viscosity. The number of two-phase fractions and viscosity are successfully formulated.

项目成果

Effect of pressure on rheology of fine-grained forsterite aggregate

压力对细粒镁橄榄石骨料流变性能的影响

• 发表时间: 2011
• 作者: Y.Nishihara;et al
• 通讯作者: et al

粒径依存型クリープにおける二相分率と粒成長・変形挙動との相関

晶粒尺寸相关蠕变中两相分数与晶粒生长和变形行为之间的相关性

• 发表时间: 2011
• 作者: 田阪美樹;平賀岳彦
• 通讯作者: 平賀岳彦

Synthesis of highly dense and fine-grained aggregates of mantle composites by vacuum sintering of mineral nano-powders

矿物纳米粉体真空烧结合成高致密细粒地幔复合材料聚集体

• 发表时间: 2010
• 期刊: Physics and Chemistry of Minerals
• 影响因子: 1.4
• 作者: Koizumi;S.;Hiraga;T.;Tachibana;C.;Tasaka;M.;Miyazaki;T.;Kobayashi;T.;Takamasa;A.;Ohashi;N.;Sano;S.
• 通讯作者: S.

Mantle superplasticity and its self-made demise

• DOI: 10.1038/nature09685
• 发表时间: 2010-12-23
• 期刊: NATURE
• 影响因子: 64.8
• 作者: Hiraga, Takehiko;Miyazaki, Tomonori;Yoshida, Hidehiro
• 通讯作者: Yoshida, Hidehiro

Comparison of microstructure of superplastically deformed synthetic materials and ultramvlonite : Coalescence of secondary mineral grains via grain boundary sliding

超塑性变形合成材料和超菱镁矿的微观结构比较：次生矿物颗粒通过晶界滑动的聚结

• 发表时间: 2011
• 作者: Hiraga;T.;Miyazaki;T.;Tasaka M.;Yoshida;H
• 通讯作者: H