Effect of deviator stress on polycrestal anelasticity at near solidus temperatures and seismological observability of very small amount of melt

偏应力对近固相线温度下多波峰滞弹性的影响及微量熔体地震可观测性

• 批准号: 20H02004
• 负责人: 武井 康子
• 金额: $ 9.82万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02004/
• 关键词: 粒界; 部分溶融; 差応力; クラック; 非弾性; 裁荷速度; 粒界滑り; 粒界クラック; 部分溶融岩; 微少量メルト; プレメルティング; 地震波低速度域; 変形; 強制振動実験; 有効封圧

本本研究では、高温の岩石の非弾性特性に対する差応力の影響を調べることが目標であるが、その前提として、差応力のない状態での多結晶体試料の非弾性特性については十分に解明されている必要がある。このために必要な準備として、本研究に用いる実験試料に関して、不純物が非弾性特性に与える影響の解明を行い、その結果をまとめた論文が公表された。この研究を通して、本課題の実験に不可欠となる高純度かつ等粒状の試料の作成方法が確立できたため、本研究を行う上で重要な成果である。また、地球内部においては不純物の影響は避けられないため、わずかな不純物が非弾性特性を大きく変えることを示した本研究は、地球科学的に重要な貢献となった。購入した小型レーザー変位計を用いて、差応力下で試料を変形しながら、試料の非弾性を非破壊的にその場測定できる実験装置が完成した。実験試料に近い物性を持つアクリル試料を用いてキャリブレーションを行った結果、ピストンとベアリングの摩擦力によって、変位計自体の変位が生じることがわかった。この影響は補正しないと誤差になるが、内部ロードセルと外部ロードセルのデータを用いることでこの摩擦力を計算することができ、変位計自体の変位を適切に補正する方法を確立できた。またステンレススプリングを用いたキャリブレーションを行い、計測器の時間遅れの補正法も確立できた。粒界での応力集中を予測できる既存の粒界滑りモデル（摂動法を用いた解析的な理論モデル）を応用し、応力集中や粒界滑り変位の計算ができるように理論を拡張した。また、粒界滑りモデルの理解に貢献できる、有用な近似解を得ることができた。さらに、既存の準１次元の粒界すべりモデルを、二次元に拡張することにも成功した。

这项研究的目的是研究差异应力对高温岩石非弹性特性的影响，但是作为前提，必须完全了解多晶样品的非弹性特性。为此，已经发表了一篇论文，总结了杂质的结果，包括本研究中使用的实验样本，以阐明杂质对非弹性特性的影响。通过这项研究，我们建立了一种准备高度纯度和均匀颗粒样品的方法，这对于该主题下的实验至关重要，这是进行这项研究的重要结果。此外，由于地球中杂质的影响是不可避免的，因此这项研究表明，从地球的科学角度来看，小杂质可以大大改变非弹性特性，从而做出了重要的贡献。使用购买的小型激光位移仪，一种实验装置，能够在差异应力下变形样品时未破坏性测量样品的非弹性。使用具有与实验样品相似的物理特性的丙烯酸样品进行校准，发现位移仪本身的位移本身是由于活塞和轴承的摩擦力而发生的。如果不纠正，这种效果将导致错误，但是使用内部和外部负载单元的数据，可以计算出这种摩擦力，并且已经建立了一种纠正位移仪表本身位移的方法。此外，已经执行了使用不锈钢弹簧进行校准，以建立一种方法来纠正测量仪器中的时间延迟。扩展了该理论，以通过应用现有的晶界滑动模型（使用扰动方法分析理论模型）来计算应力浓度和晶界滑移位移。此外，有助于理解晶界滑动模型的有用近似解决方案。此外，它还成功地将现有的半维晶界滑动模型扩展到二维。

项目成果

Partial melting and pre-melting in the upper mantle

上地幔部分熔融和预熔融

• 发表时间: 2022
• 作者: 海老原祐輔;田中高史,;浦本豪一郎，永田大海，西尾嘉朗;清川 昌一，伊藤 孝，池原 実，山口 耕生，石川 浩平，竹原 真美，堀江 憲路，;Yasuko Takei
• 通讯作者: Yasuko Takei

Effect of Impurities on Polycrystal Anelasticity

杂质对多晶迟弹性的影响

• DOI: 10.1029/2021jb023224
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Solid Earth
• 作者: T. Hanyu;K. Shimizu;T. Ushikubo;J.-I. Kimura;Q. Chang;M. Hamada;Takei Yasuko
• 通讯作者: Takei Yasuko

Seismic discontinuity at lithosphere-asthenosphere boundary predicted from laboratory-based anelasticity model

根据实验室滞弹性模型预测岩石圈-软流圈边界的地震不连续性

• 发表时间: 2020
• 作者: Hatsuki Yamauchi and Yasuko Takei

部分溶融岩の粒界割れに関する理論的・実験的研究

部分熔融岩石沿晶裂纹的理论与实验研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 谷部功将;武井康子
• 通讯作者: 武井康子