回転式DAC × レーザー加熱 = 地球深部に沈み込んだ海洋地殻の変形特性の解明

旋转DAC×激光加热=阐明洋壳俯冲到地球深处的变形特征

• 批准号: 21K18647
• 负责人: 東 真太郎
• 金额: $ 3.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18647/
• 关键词: 回転式ダイヤモンドアンビルセル; 変形実験; 高温高圧; 海洋地殻; 下部マントル; 高温技術; イメージ炉; 回転式DAC; 回転式ダイヤモンドアンビルセル; 変形実験; 高温高圧; 海洋地殻; 下部マントル; 高温技術; イメージ炉; 回転式DAC

本研究は、応募者グループが独自に開発した回転式ダイヤモンドアンビルセル(DAC)における新たな高温技術を切り開くとともに、下部マントル領域(>23GPa)に沈み込んだプレートの海洋地殻部分を構成する高圧鉱物の変形特性の解明に貢献することを目的とする。現在、新たな加熱システムとして回転式DACに近赤外線集光加熱（イメージ炉）を導入し、まずその加熱テストや最適化を進めている。導入前の簡易的な予備実験では773 Kまでの加熱に留まっていたが、現在1000 Kまでの加熱が可能となった。この加熱システムの仕様を考えると1300ー1400 Kまでの加熱が十分実現可能であり、最終年度ではこの加熱システムを利用した高温での変形実験に取り掛かる予定である。加熱システムの開発と並行して、地殻物質の構成鉱物の高圧相である含水スティショバイト(SiO2)の変形実験をSPring-8(BL47XU)で行った。実験条件は圧力20ー55 GPa、温度は室温で行った。用いたスティショバイトの含水量は1750±140 ppm H2Oである。XRDによる測定・解析からスティショバイトの流動強度を推察した。得られた結果を基に、その他の下部マントルの構成鉱物であるブリッジマナイト((Mg,Fe)SiO3)やフェロペリクレース((Mg,Fe)O)と比較すると、含水スティショバイトはブリッジマナイトより強度が優位に低く、フェロペリクレースとほとんど同じくらいかやや高い流動強度を示した(圧力40-45 GPa, 室温)。

这项研究旨在在旋转钻石砧细胞（DAC）中开放新的高温技术，由申请人组独立开发，并有助于阐明高压矿物质的变形性能，这些特性构成了构成板块的海洋壳部分，该特性构成了板块俯卧为下层壁架区域（> 23gpa）（> 23gpa）。当前，已将新的加热系统引入了旋转的DAC，现在正在进行供暖测试和优化。在引入之前的一个简单的初步实验中，只能加热到773 K，但是现在可以加热多达1000K。考虑到该加热系统的规格，将高达1300-1400 K的加热足够可行，并且在最后一年，我们计划在高温下使用此热量系统开始在高温下进行变形实验。与加热系统的发展并联，我们使用Spring-8（BL47XU）对含水sttisiobite（SIO2）进行了变形实验，这是地壳材料矿物的高压相。实验条件是在20-55 GPA的压力和室温温度下进行的。使用的Stisiobite的水分含量为1750±140 ppm H2O。通过使用XRD进行测量和分析，推断了Stisshobite的流动强度。根据获得的结果，与下地幔，BridgeManite（（（mg，fe）Sio3）和phoropericlace（（（mg，fe）O）相比，液态sti孔的强度低于bridgemanite，并且表现出几乎高于pheropericlecercerecercericlecerlecerecercericlecerlecerperericlecerecercerecercericleceperericlecerlecerecercericlece）的强度（压力40-45 gpa，室温）。