含水かんらん岩の組織発達と変形特性の解明

水に飽和した鉄の多いかんらん石多結晶体[(Mg1Fe1)SiO4]を用いて、実験温度T = 1200C、圧力P = 300MPaで含水ねじり実験を行い、含水かんらん石多結晶体の岩石組織と変形挙動を調べました。これらの内容はTasaka et al. (2016)として国際誌JGRに投稿・発表されました。以下にその概要をまとめます。背景と研究目的:かんらん石は上部マントルの主要鉱物であるため、かんらん石の流動特性はマントル流動を考える上で重要です。本研究では含水かんらん石多結晶体の岩石組織と変形挙動を調べるために含水ねじり実験を行いました。結果と考察：変形実験から得られた応力・歪速度・粒径を用いて算出された応力指数と粒径指数(n ~ 5, p ~ 0)より、試料は転位クリープで変形している事が分かりました。走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた変形試料の観察より転位クリープ下で変形した岩石に特徴的な組織、かんらん石の強い結晶定向配列、亜粒界の発達、波動消光が観察されました。出発・変形試料の赤外分光法 (FT-IR) による解析から、実験温度・圧力条件で試料は水に飽和していることが示唆されました。変形試料のかんらん石の格子定向配列 (LPO) は、温度・圧力・含水量一定条件下で歪みと共に変化し、これはかんらん石の３つの主要すべり系(010)[100], (100)[001], and (001)[100] の競合によって説明可能であることを示しました。このかんらん石LPOの発達により、歪み弱化が引き起こされ、歪速度一定の条件で36%の応力降下を引き起こすことが分かりました。本研究で観察された流動特性と組織変化の発達は、含水下のマントル流動を考える上で重要な成果です。

水に飽和した鉄の多いかんらん石多結晶体[(Mg1Fe1)SiO4]を用いて、実験温度T = 1200C、圧力P = 300MPaで含水ねじり実験を行い、含水かんらん石多結晶体の岩石組織と変形挙動を調べました。これらの内容はTasaka et al. (2016)として国際誌JGRに投稿・発表されました。以下にその概要をまとめます。背景と研究目的:かんらん石は上部マントルの主要鉱物であるため、かんらん石の流動特性はマントル流動を考える上で重要です。本研究では含水かんらん石多結晶体の岩石組織と変形挙動を調べるために含水ねじり実験を行いました。結果と考察：変形実験から得られた応力・歪速度・粒径を用いて算出された応力指数と粒径指数(n ~ 5, p ~ 0)より、試料は転位クリープで変形している事が分かりました。走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた変形試料の観察より転位クリープ下で変形した岩石に特徴的な組織、かんらん石の強い結晶定向配列、亜粒界の発達、波動消光が観察されました。出発・変形試料の赤外分光法 (FT-IR) による解析から、実験温度・圧力条件で試料は水に飽和していることが示唆されました。変形試料のかんらん石の格子定向配列 (LPO) は、温度・圧力・含水量一定条件下で歪みと共に変化し、これはかんらん石の３つの主要すべり系(010)[100], (100)[001], and (001)[100] の競合によって説明可能であることを示しました。このかんらん石LPOの発達により、歪み弱化が引き起こされ、歪速度一定の条件で36%の応力降下を引き起こすことが分かりました。本研究で観察された流動特性と組織変化の発達は、含水下のマントル流動を考える上で重要な成果です。