脆性－塑性遷移領域における長石のレオロジーと水の役割の解明

阐明长石的流变性和水在脆塑性过渡区域的作用

• 批准号: 11J03694
• 负责人: 福田 惇一
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J03694/
• 关键词: アノーサイト多結晶体; 水の導入; 塑性変形の促進; メルトの有無; 固体圧変形試験機; 含水量分布; 微細組織; 変形機構; 灰長石多結晶体; 剪断変形実験; 水; 塑性歪; 変形の局所化; 長石; レオロジー; 天然変形岩; 室内変形実験

本研究では, 岩石内部への水の導入と塑性変形の促進との関連性について評価するために岩石変形実験を行った. 試料は下部地殻のアナログとして平均粒径が1.5μmの純アノーサイト(An)多結晶体を用いた. Griggs型固体圧変形試験機を用いて, 温度900℃, 封圧1 GPaで0.5wt%の水を試料内部に導入させながら剪断変形実験を行った. 前年度まではAn+シリカリッチメルト5 vol%を試料として用い, 同様の実験を行ってきた. 本年度ではメルトが無い純An試料の場合で実験を行い, 両者の結果を比較することを目的とする.純An試料を用い, 剪断歪速度が10^<-4.5>/秒の実験では剪断歪が0.5まで弾性変形し, 差応力が約700 MPaで降伏し, 塑性変形が開始した. 一方メルトを含む試料で同じ剪断歪速度の場合では, 弾性変形挙動はほぼ同じであるが, 降伏強度は約60 MPaであった. 試料内部に導入された含水量を赤外分光法で測定したところ, 純An試料では200-300ppm H_2Oであったことに対して, メルト有りの試料では400-600 ppm H_2Oであった. 剪断歪速度が10^<-5.0>/秒の実験では, 純An試料も約60 MPaで塑性変形が起こった. 回収試料の微細組織観察から両試料ともに割れはほとんど見られず, 水との反応を示すゾイサイトが見られた. また電子線後方散乱回折法による分析から, 両試料ともに結晶定向配列を作らずランダムであった. このことから, An自身の変形機構は粒径依存型クリープが支配的であることが分かる. このように, An^<+5>vol%メルトの試料ではおそらくメルトと粒界に水が導入され, 純An試料との含水量の差は200-300ppm程度である. また純An試料よりもその強度が一桁下がる. このように, メルトの有無によって, 水の導入に伴う力学強度の違いが明らかになりつつある.

This study で は, rock internal へ の water の import と plastic - shaped の promote と の masato even sex に つ い て review 価 す る た め に rock - shape be 験 を line っ た. Sample は lower crust の ア ナ ロ グ と し て が mean particle size of 1.5 mu m の pure ア ノ ー サ イ ト (An) crystals を use more い た. Griggs type solid 圧 を - shape test machine with い て, temperature 900 ℃, sealing 圧 1 GPa 0.5 wt % で の を water sample internal に import さ せ な が ら cut - shape be 験 を line っ た. Before the annual ま で は An + シ リ カ リ ッ チ メ ル ト 5 vol % を sample と し て in い, with others in の be 験 を line っ て き た. This year で は メ ル ト が no い pure An sample で の occasion be 験 を い, who struck の results を す る こ と を purpose と す る. Pure An sample を い, cut slanting speed が 10 ^ < - > 4.5 / SEC の be 験 で は cut slanting が 0.5 ま で 弾 し sex - form, poor が 応 force of about 700 MPa で tame, し plastic - shaped が begins し た. Contains a メ ル ト を む sample で の occasions with じ cut slanting speed で は, 弾 sex - shaped 挙 dynamic は ほ ぼ with じ で あ る が, yield strength of about 60 MPa は で あ っ た. Water content sample internal に import さ れ た を outside red spectrometry determination of で し た と こ ろ, pure An sample で は 200-300 PPM H_2O で あ っ た こ と に し seaborne て, メ ル ト have り の sample で は 400-600 PPM H_2O で あ っ た. The shear deviation speed is が10^<-5.0>/ s. <s:1> experimental で が, pure An test material <s:1> approximately 60 MPaで plastic deformation が starting from <s:1> った. Back 収 material の fine texture 観 examine か ら struck sample と も に cut れ は ほ と ん ど see ら れ ず, water と の anti 応 を shown す ゾ イ サ イ ト が see ら れ た. ま た electronic line behind the scattered back twists and に よ る analysis か ら, struck sample と も に crystal direction with column を as ら ず ラ ン ダ ム で あ っ た. こ の こ と か ら, The An own の - shape institutions は particle size dependent type ク リ ー プ が で dominated あ る こ と が points か る. こ の よ う に, An ^ < + > 5 vol % メ ル ト の sample で は お そ ら く メ ル ト と LiJie に water が import さ れ, Pure An sample と の の moisture content difference は degree of 200-300 PPM で あ る. ま た pure An sample よ り も そ の strength under a girder が が る. こ の よ う に, メ ル ト の presence of に よ っ て, water の import に with う mechanical strength の violations い が Ming ら か に な り つ つ あ る.

项目成果

Solution-precipitation of feldspar in deformed granitoids and experimental investigation for the states and diffusivity of water

变形花岗岩中长石的溶液沉淀及水状态和扩散率的实验研究

• 发表时间: 2011
• 作者: Jun-ichi Fukuda;Takamoto Okudaira
• 通讯作者: Takamoto Okudaira

Heterogeneous water distribution and strain localization in polycrystalline anorthite by water-added deformation experiment

加水变形实验研究多晶钙长石中水的非均匀分布和应变局部化

• 发表时间: 2013
• 作者: Jun-ichi Fukuda;Jun Muto;Hiroyuki Nagahama
• 通讯作者: Hiroyuki Nagahama

溶液-沈殿クリープに関連する水の分布とその拡散性

水的分布及其与溶液-沉淀蠕变相关的扩散率

• 发表时间: 2011
• 作者: 福田惇一;奥平敬元
• 通讯作者: 奥平敬元

Water molecules in beryl and cordierite: high-temperature vibrational behavior, dehydration, and coordination to cations

• DOI: 10.1007/s00269-011-0420-9
• 发表时间: 2011-06-01
• 期刊: PHYSICS AND CHEMISTRY OF MINERALS
• 影响因子: 1.4
• 作者: Fukuda, J.;Shinoda, K.
• 通讯作者: Shinoda, K.

マイロナイト化に伴う物質移動

与糜棱化相关的传质

• 发表时间: 2013
• 作者: 福田淳一;奥平敬元
• 通讯作者: 奥平敬元