フォトニクス分光法とインデンテーション試験を組み合わせた地殻の歪軟化に関する研究

结合光子光谱与压痕测试的地壳应变软化研究

基本信息

批准号：
08J07716
负责人：
武藤潤
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Toyota Technological Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J07716/
关键词：
インデンテーション石英水軟化転位クリープパイエルス機構

项目摘要

地殻の代表的鉱物である石英のインデンテーション強度における水の影響を調べるために,Griggs型変形試験機を用いて圧力1.5GPa・温度900℃で,1)含水下で変形させた初期含水量の低い(ドライ)結晶,2)含水下でアニールさせたドライ結晶,3)無水下で変形させた初期含水量の高い(ウェット)結晶の3つの人工水晶単結晶を準備した.荷重100〜10000μNと変化させたインデンテーション試験から,試料1)の結晶は,2),3)の結晶に比べ低いインデンテーション硬さ,弾性率を示す.含水下でアニールされた2)の結晶中で,H_2Oの拡散係数から推定される含水領域である結晶表面約100μmの部分においてもその強度は,初期物質と同じ硬さを示す.また.2),3)の試料は,高温高圧処理および塑性変形により弾性率が初期物質より大幅に下がる.これは高温高圧処理の非静水圧吐および塑性変形によって生じた転位の影響であると考えられる.Heggie and Jones(1996)は,分子動力学計算から,水の存在が石英のパイエルス応力を下げ,転位の滑動を容易にすることを示した.試料1)で見られた含水下で塑性変形のした部分のインデンテーション硬さが,含水下でアニールした試料(2),および高温高圧下で変形した試料(3)に比べ低いことは,含水下で石英の強度(パイエルス応力)が下がることを示唆している.これは石英の強度における水の存在は,従来考えられていた転位クリープ領域だけでなく,さらに低温もしくは高応力領域である低温塑性変形領域(パイエルス機構)においても,重要であることを示している.地殻中で,従来考えられていたより浅部でも水の存在が石英の強度を下げることは,断層アスペリティなどの高応力下でも石英の強度が水の影響を大きくうけ,断層の強度をコントロールする可能性かおる.

为了研究水对地壳的代表性矿物石英的凹痕强度的影响，我们使用griggs型变形测试仪制备了三个人工石英单晶：1）在水含量下，在水含量下，在水含量下将干燥的水晶含量低的初始水含量（干燥的水含量）低于初始水含量，并在水中含量高的水含量（湿水含量）（湿水含量）（湿水含量）（湿水含量）（湿水含量）。从凹痕测试的负载为100-10000μn，样品的晶体比2）和3的晶体表现出较低的压痕硬度和弹性模量。在2）在水下退火的晶体中，晶体的强度也约为100μm，即从H_2O的扩散系数估算的含水区域，晶体的强度与初始材料的强度相同。此外，高温高压处理和塑性变形可显着降低2）和3）标本的弹性模量。这被认为是高温高压处理下非静态弹性和塑性变形引起的位错的作用。 Heggie and Jones（1996）表明，水的存在减少了石英的压力，并促进了脱位的滑动。在水含量（2）下塑性变形并在高温和压力下变形的零件的压痕硬度越低表明石英（Peiers胁迫）的强度在水含量下降低。这是石英的力量。地壳中的水的存在不仅在以前认为的位错蠕变区域，而且在低温或高应力区域（Peier的机制）中也很重要。即使在较浅的区域，水的存在也比以前想象的降低了石英的强度，因此，即使在高压力（例如断层）的高压力下，石英的强度也可能受到水的严重影响，并控制断层的强度。