下部マントル最下部条件までのマントル鉱物の原子拡散の決定と粘性プロファイルの構築

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本研究では、下部マントルの主要構成物質であるブリッジマナイトと酸化マグネシウム中の原子の拡散速度を下部マントル最下部の温度圧力条件下まで決定することを目標に研究を行った。その結果からこれらの物質が塑性変形した際の粘性率を計算し、沈み込むスラブや上昇するマントルプリュームを含む全マントルにおける粘性プロファイルを構築を目指した。ブリッジマナイト中のケイ素の拡散係数は非常に遅く、信頼できる拡散係数を得るために必須である長距離の拡散プロファイルを得ることが困難であると考え、拡散速度の速い酸化マグネシウム中の酸素の拡散実験に取りくんだ。30から50万気圧、1873Kの圧力温度条件を目標に実験を行った。高圧発生には、６軸型高圧発生装置（6-UHP）を使用し、アンビル材には焼結ダイヤモンドアンビルを使用した。試料に加わっている圧力は、初年度に作成した圧力較正曲線に基づき、6-UHPに加えた油圧から推定した。圧力媒体には、CrをドープしたMgOを使用し、電極にはレニウムを使用した。ヒーター材には、LaCrO3を使用し、ヒーターの中心部に熱電対を配置し温度を測定した。出発物質には、18Oに富むMgOの薄膜を蒸着した酸化マグネシウムを使用した。しかし、加圧中や加熱中に試料の吹き出しが起こってしまい、信頼できる拡散プロファイルを得ることができなかった。また拡散実験と併行し、フォルステライトと酸化マグネシウムの混合多結晶体中の電気伝導度測定実験にも取り組み、温度や粒径依存性を明らかにした。電気伝導度の活性化エネルギーは、試料の平均結晶粒径が0.3から1.3 ミクロンの範囲内において、255-272kJ/molであった。また、電気伝導度は粒径の2/3乗に比例して減少することがわかった。