高圧実験に基づくリングッダイトとペロフスカイトのレオロジーとスラブの滞留への応用

基于高压实验的菱铁矿和钙钛矿流变学及其在板坯保持中的应用

基本信息

批准号：
13F03327
负责人：
山崎大輔
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

リングウッダイトとブリッジマナイトはマントル遷移帯と下部マントルをそれぞれ主要に構成している鉱物である。そこで、リングウッダイトとブリッジマナイトのレオロジー特性の理解は地球内部のダイナミクスを研究するうえで本質的に重要な課題である。変形実験はレオロジー特性を理解するうえで一般的に広く行われている手法であるが、マントル深部での条件の実験は困難であるのが実情である。他の手法として、固体物質の変形は転位の運動により制限されることがあることから、転位の動きを調べる手法が有効であり、とくに転位の対消滅速度から転位の運動を知ることが可能である。本研究では、リングウッダイトとブリッジマナイトの転位の対消滅速度を系統的に調べた。リングウッダイトについては、22 GPaで温度と含水量をパラメーターとして、ブリッジマナイトについては、25 GPaで温度に対する対消滅速度を、高圧実験によるサンプル作製と、透過電子顕微鏡による試料観察により明らかにした。結果は、リングウッダイトでは、津消滅速度は含水量の増加と共に増大した。含水量に対する影響は、オリビンの場合よりも、大きい（含水量に対して、1.1のべき指数を持つ）。また、リングウッダイトとブリッジマナイトの対消滅速度の温度依存性は、活性化エンタルピーでそれぞれ300 kJ/molと330 kJ/molとなった。近い温度依存性を示すことから、温度による両相の対消滅速度の逆転はおこらず、含水量の影響が重要なこととなった。すなわち、ブリッジマナイトの対消滅速度はドライな場合のリングウッダイトの消滅速度よりも高いが、ウエットな場合のリングウッダイトの対消滅速度よりも低い。地球物理学的観測からマントル遷移帯の粘性率は下部マントルのそれよりも低いことから、マントル遷移帯は水に富んでいると本実験結果から推察できる。

Ringwoodite和Bridgemanite是构成地幔过渡区和下层地幔的矿物质。因此，了解Ringwoodite和Bridgemanite的流变特性在研究地球动力学方面本质上是一个重要的问题。尽管变形实验通常被广泛用于理解流变学特性，但实际情况是，在地幔深处的条件下实验很困难。另一种技术是，固体材料的变形可能会受到位错运动的限制，因此检查位错运动的技术是有效的，并且可以知道错位运动的运动，尤其是从一对脱位中的位错速率中。在这项研究中，我们系统地研究了林木石和bridgemanite位错的成对an灭速率。对于林木，温度和水的含量在22 GPA处用作参数，对于BridgeManite，使用高压实验样品制备揭示了在25 GPA时温度的an灭速率，并使用透射电子显微镜进行样品观察。结果表明，在Ringwoodite中，随着水含量的增加而灭绝的速率增加。对水含量的影响大于橄榄石的影响（水含量为1.1）。此外，在激活的焓中，林木石和bridgemanite配对的an灭速率的温度依赖性分别为300 kj/mol和330 kJ/mol。由于温度依赖性相似，因此温度并没有逆转这两个阶段之间的消失率，并且水含量的影响变得很重要。也就是说，在干燥条件下，布里奇曼石具有高于林木矿的反伸入率，但在潮湿条件下低于林木石。地球物理观察结果表明地幔过渡区是水丰富的，因为地幔过渡区的粘度低于下层的粘度。

项目成果

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Compressibility of pyrochlore-type MgZrSi2O7 determined by in situ X-ray diffraction in a large-volume high pressure appa ratus

大容量高压装置中原位 X 射线衍射测定烧绿石型 MgZrSi2O7 的压缩性

DOI：
10.1080/08957959.2012.750653
发表时间：
2013
期刊：
High Pressure Research
影响因子：
2
作者：
S. Zhai;et al.
通讯作者：
et al.

Silicate diffusion in alkali-carbonatite and hydrous melts at 16.5 and 24 GPa : Implication for the melt transport by dissolution-precipitation in the transition zone and uppermost lower mantle

16.5 和 24 GPa 下碱碳酸盐岩和含水熔体中的硅酸盐扩散：对过渡带和最上部下地幔中溶解-沉淀的熔体输运的影响

DOI：
10.1016/j.pepi.2013.09.004
发表时间：
2013
期刊：
Phys. Earth Planet. Inter.
影响因子：
0
作者：
A. Shatskiy;et al.
通讯作者：
et al.

Strong tolerance of blue-green alga Microcystis flos-aquae to very high pressure

蓝绿藻微囊藻对极高压力的强耐受性

DOI：
10.1016/j.jpcs.2014.08.008
发表时间：
2015
期刊：
J. Phys. Chem. Solids
影响因子：
0
作者：
Ono;F.;Nishihira;N.;Hada;Y.;Mori;Y.;Takarabe;K.;Saigusa;M.;Matsushima;Y.;Yamazaki;D. and Ito;E.
通讯作者：
E.

Inner core dynamics inferred from grain growth of ε-iron

从 ε-铁晶粒生长推断的内核动力学