13:45 〜 14:00
[SCG44-07] rDACを用いた高温高圧大歪変形実験から推察する下部マントルにおけるMgOの結晶選択配向
下部マントル物質の結晶選択配向(CPO)を考察し、地震波異⽅性の原因を明らかにすることは、LLSVPを含めた下部マントルの構造やダイナミクスを理解する上で⾮常に重要である。下部マントルには局所的に地震波異⽅性の存在が確認されているが、その要因については構成鉱物も含めて分かっていないことが多い。例えば、Large low-shear-velocity province(LLSVP)の周囲では、強いS波の偏向異⽅性(VSH>VSV)が確認されているが、その 原因としてポストペロブスカイト、フェロペリクレース、ブリッジマナイトといった鉱物の 変形によるCPOが主な原因として議論が続いている。この議論が決着しない要因の一つは、最下部マントルの温度圧⼒条件で定量的な変形実験を行うことが技術的に困難であることが挙げられる。そこで本研究では、下部マントルの主要構成鉱物の端成分であるペリクレース(MgO)に対し、近年開発された回転式ダイヤモンドアンビルセル(rDAC)を⽤いた超高圧高温下での⼤歪変形実験を行うことで、下部マントルにおいて発達するCPOとすべり系について議論する。
本研究は、ペリクレースに対し、SPring-8(BL47XU)の高輝度X線とrDACによる変形実験を組み合わせて⾏われた(圧⼒：大気圧–80 GPa, 温度：300–973 K, 歪: 61–293 %, 歪速度: 10-5–10-4 /s）。試料はrDACに封入・加圧され、真空下において近赤外線集光加熱装置（ハロゲンランプとリフレクター）によって加熱された。変形実験中は、その場XRD測定を行いデバイ・シェラー環（デバイリング）を取得した。得られたデバイリングに対し、Material Analysis Using Diffraction(MAUD)を用いて、結晶方位分布関数(ODF)が組み込まれたRietveld解析(e.g., Lutterotti et al., 2014)を行うことでCPOを決定した。
本研究の変形実験によって得られたペリクレースのCPOの結果から、⽀配的なすべり⾯の遷移({1 1 0}⾯から{1 0 0}⾯)の温度依存性が確認された。これは先⾏研究の第⼀原理計算(Amodeo et al., 2012)やDACの⼀軸圧縮実験(Immoor et al., 2018)から推察される高温高圧条件下のすべり面と整合的ではあるが、その遷移する温度圧力条件は異なる傾向となった。加えて、ペリクレースは下部マントル全域において{1 0 0}面が⽀配的なすべり系となる可能性が示唆された。本研究の変形実験において発達したペリクレースのCPOは、最下部マントルのLLSVP周囲で観察されるS波の偏向異⽅性と矛盾しない地震波異方性となる。
本研究は、ペリクレースに対し、SPring-8(BL47XU)の高輝度X線とrDACによる変形実験を組み合わせて⾏われた(圧⼒：大気圧–80 GPa, 温度：300–973 K, 歪: 61–293 %, 歪速度: 10-5–10-4 /s）。試料はrDACに封入・加圧され、真空下において近赤外線集光加熱装置（ハロゲンランプとリフレクター）によって加熱された。変形実験中は、その場XRD測定を行いデバイ・シェラー環（デバイリング）を取得した。得られたデバイリングに対し、Material Analysis Using Diffraction(MAUD)を用いて、結晶方位分布関数(ODF)が組み込まれたRietveld解析(e.g., Lutterotti et al., 2014)を行うことでCPOを決定した。
本研究の変形実験によって得られたペリクレースのCPOの結果から、⽀配的なすべり⾯の遷移({1 1 0}⾯から{1 0 0}⾯)の温度依存性が確認された。これは先⾏研究の第⼀原理計算(Amodeo et al., 2012)やDACの⼀軸圧縮実験(Immoor et al., 2018)から推察される高温高圧条件下のすべり面と整合的ではあるが、その遷移する温度圧力条件は異なる傾向となった。加えて、ペリクレースは下部マントル全域において{1 0 0}面が⽀配的なすべり系となる可能性が示唆された。本研究の変形実験において発達したペリクレースのCPOは、最下部マントルのLLSVP周囲で観察されるS波の偏向異⽅性と矛盾しない地震波異方性となる。