含水かんらん岩の組織発達と変形特性の解明

含水橄榄岩结构发育和变形特征的阐明

基本信息

批准号：
14J04879
负责人：
田阪美樹
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

采用水饱和富铁橄榄石多晶[(Mg1Fe1)SiO4]，在实验温度T=1200℃、压力P=300MPa下进行含水扭转实验，研究了含水橄榄石多晶的岩石结构。并研究了变形行为。这些内容已提交并发表在国际期刊 JGR 上，Tasaka et al. (2016)。概要如下。背景及研究目的：橄榄石是上地幔的主要矿物，因此在考虑地幔流动时橄榄石的流动特征非常重要。在本研究中，我们进行了水合扭转实验，以研究水合橄榄石多晶的岩石结构和变形行为。结果与讨论：根据变形实验获得的应力、应变速率和晶粒尺寸计算出的应力指数和晶粒尺寸指数（n~5，p~0），可以得出样品因位错蠕变而变形的结论。我明白。使用扫描电子显微镜（SEM）对变形样品的观察揭示了位错蠕变下岩石的特征结构，包括橄榄石的强晶体取向、亚晶界的发育和波淬火。对起始样品和变形样品的红外光谱 (FT-IR) 分析表明，样品在实验温度和压力条件下被水饱和。在恒温、恒压、含水条件下，变形样品中橄榄石的晶格取向（LPO）随应变的变化而变化，这是由于橄榄石的三个主要滑移系：（010）[100]、（100））[ 001]和(001)[100]。研究发现，这种橄榄石 LPO 的形成会导致应变减弱，在恒定应变率条件下导致应力下降 36%。本研究观察到的流动特征发展和结构变化是考虑含水条件下地幔流动的重要结果。