回転式DAC × レーザー加熱 = 地球深部に沈み込んだ海洋地殻の変形特性の解明

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本研究は、応募者グループが独自に開発した回転式ダイヤモンドアンビルセル(DAC)における新たな高温技術を切り開くとともに、下部マントル領域(>23GPa)に沈み込んだプレートの海洋地殻部分を構成する高圧鉱物の変形特性の解明に貢献することを目的とする。現在、新たな加熱システムとして回転式DACに近赤外線集光加熱（イメージ炉）を導入し、まずその加熱テストや最適化を進めている。導入前の簡易的な予備実験では773 Kまでの加熱に留まっていたが、現在1000 Kまでの加熱が可能となった。この加熱システムの仕様を考えると1300ー1400 Kまでの加熱が十分実現可能であり、最終年度ではこの加熱システムを利用した高温での変形実験に取り掛かる予定である。加熱システムの開発と並行して、地殻物質の構成鉱物の高圧相である含水スティショバイト(SiO2)の変形実験をSPring-8(BL47XU)で行った。実験条件は圧力20ー55 GPa、温度は室温で行った。用いたスティショバイトの含水量は1750±140 ppm H2Oである。XRDによる測定・解析からスティショバイトの流動強度を推察した。得られた結果を基に、その他の下部マントルの構成鉱物であるブリッジマナイト((Mg,Fe)SiO3)やフェロペリクレース((Mg,Fe)O)と比較すると、含水スティショバイトはブリッジマナイトより強度が優位に低く、フェロペリクレースとほとんど同じくらいかやや高い流動強度を示した(圧力40-45 GPa, 室温)。