脆性ー塑性遷移領域の地殻強度解明への挑戦～変形実験・複数鉱物からのアプローチ～

阐明脆塑性转变区域地壳强度的挑战〜多种矿物的变形实验和方法〜

• 批准号: 22KJ0318
• 负责人: 横山 裕晃
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0318/
• 关键词: 地殻強度; 脆性-塑性遷移領域; 変形実験; 方解石; 石英

本研究では石英と方解石を用いる研究であるが、２０２２年度は方解石を用いた研究を行った。東北地方阿武隈山地東縁に産する石灰岩マイロナイト試料を用いた。石灰岩マイロナイトは、変形微細組織の観察により変形双晶の後に動的再結晶していることが明らかになった。変形時の差応力は、変形双晶形成時は、250-300MPa程度であり、その後動的再結晶時には応力は25-45MPa程度で変形したことが推定された。また、石灰岩に含まれる炭質物のラマン分光分析を行った。それにより、動的再結晶時には250-340度程度の温度を被ったことが明らかになった。さらに、推定された温度と差応力を基に動的再結晶を起こした変形時の歪速度を計算すると、10^(-14)-10^(-12) /sで変形していたことが推定された。すなわち、石灰岩は白亜紀花崗岩類の貫入に伴う温度上昇によって動的再結晶が起きたことで、双晶変形時の高応力状態から強度が低下したと考えられる。これらの成果は、現在国際学術雑誌へ投稿する論文として執筆中である。また、方解石の変形双晶と変形時の差応力について文献調査を行った。方解石の変形実験と双晶密度の解析を行ったこれまでの研究の文献調査を行い、改めて実験条件と双晶密度のデータをまとめた。その結果、変形時の差応力が大きいほど双晶密度が大きくなるという従来の知見に加えて、実験時の圧力（封圧）にも依存する可能性を示した。その原理と要因については、2023年度以降に引き続き調査を進める。

这项研究使用石英和方解石，但在 2022 年，进行了使用方解石的研究。使用来自东北地区阿武隈山脉东缘的石灰岩糜棱岩样品。对石灰岩糜棱岩变形微观结构的观察表明，变形孪晶后发生动态再结晶。据估计，在形变孪晶形成过程中，变形过程中的差应力约为250-300 MPa，而在随后的动态再结晶过程中，应力约为25-45 MPa。我们还对石灰石中含有的碳质物质进行了拉曼光谱分析。结果表明，动态再结晶温度约为250-340摄氏度。此外，当根据估计的温度和微分应力计算引起动态再结晶的变形期间的应变速率时，发现变形发生在估计的10^(-14)-10^(-12)/s处。换句话说，人们认为，由于白垩纪花岗岩的侵入导致温度升高，石灰岩发生了动态再结晶，导致孪生变形期间的高应力状态导致强度下降。这些结果目前正在撰写为论文，提交给国际学术期刊。我们还对方解石的变形孪生和变形过程中的差异应力进行了文献调查。我们对以往进行方解石变形实验和孪晶密度分析的研究进行了文献综述，并整理了实验条件和孪晶密度的数据。结果，除了传统知识变形时的差应力越高，孪晶密度越高之外，我们发现它还可能取决于实验过程中的压力（围压）。我们将在 2023 财年及以后继续调查其原理和原因。

项目成果

Reconstruction of the deformation environment of Shajigami shear zone at eastern margin of Abukuma Mountain, Northeastern Japan

日本东北部阿武隈山东缘沙治上剪切带变形环境重建

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroaki Yokoyama;Jun Muto;Hiroyuki Nagahama
• 通讯作者: Hiroyuki Nagahama