Precise elastic wave velocity measurement under mantle transition region to lower mantle conditions

地幔过渡区到下地幔条件下的精确弹性波速度测量

• 批准号: 21H01196
• 负责人: 肥後 祐司
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01196/
• 关键词: 弾性波速度; マントル遷移層; 下部マントル; 地震波速度; 放射光; 高圧高温; マントル; 弾性波速度; マントル遷移層; 下部マントル; 地震波速度; 放射光; 高圧高温; マントル

本研究では下部マントルの圧力・温度条件下で、マントル構成鉱物の弾性波速度を高精度で測定するため、超音波エコーやX線回折・吸収イメージングの測定システムの開発を目指している。下部マントルの化学組成、延いては全マントルの化学組成の解明のためには、本研究で開発したシステムを使用した、マントル構成鉱物の弾性的データの蓄積が今後非常に重要となる。2021年度は弾性波エコー測定システムのための任意波形発生機の導入、試料の全周のデバイリングから偏差応力を測定するためのコーン付き超硬合金（タングステンカーバイト）製アンビルの製作、更に高回折角のX線回折を測定するために、X線透光性アンビル（立方晶系窒化ホウ素製：ｃBN）の試作を行なった。ｃBNアンビルについては、既に6-6型川井式高圧発生装置での加圧試験を実施したが、比較的低荷重下で破壊され、マントル圧力条件下での実験実施は不可能であった。現在、SiC等の他のX線透過性ハードセラミックス素材の検討やアンビル形状について検討している。高分解能のX線吸収像の取得のためには、従来よりも薄いX線蛍光板を使用する必要がある。厚さ数10μmのX線蛍光板を使ったイメージングシステムの構築のために高効率のX線蛍光板（GAGG結晶）の導入や正確な光軸調整のための各種光学コンポーネント用の自動ステージ等の整備をおこなった。こうした整備の効果については、次年度、2022年度のSPring-8の放射光実験によって詳細に検討する。

这项研究旨在开发一种用于超声波回声和X射线衍射和吸收成像的测量系统，以测量在较低地幔中的压力和温度条件下，地幔成分矿物的弹性波速度具有很高的精度。为了阐明下层地幔的化学成分以及换句话说，所有地幔的化学成分在将来将变得非常重要，即使用本研究中开发的系统在地幔成分矿物上积累弹性数据。 In fiscal 2021, we introduced an arbitrary waveform generator for an acoustic wave echo measurement system, created an anvil made of carbide alloy (tungsten carbide) with cone to measure deviation stress from deviling around the entire periphery of the sample, and also produced a prototype of an X-ray translucent anvil (cubic boron nitride: cBN) to measure X-ray diffraction with高衍射角。 CBN砧已经使用6-6 kawai型高压发生器进行了压力测试，但是在相对较低的载荷下破裂，因此无法在地幔压力条件下进行实验。目前，我们正在考虑其他X射线传输硬陶瓷材料，例如SIC和ANVIL形状。为了获得高分辨率的X射线吸收图像，必须使用较薄的X射线荧光板比以前使用。为了使用X射线荧光板构建成像系统，其厚度为几十μm，我们引入了高效的X射线荧光板（GAGG晶体），还为各种光学组件准备了自动阶段，以进行精确的光轴调节。这些改进的效果将在下一个财政年度和2022年的春季8的同步加速器辐射实验详细研究。