[S-CG44] 地球惑星科学におけるレオロジーと破壊・摩擦の物理

[SCG44-P02] 下部マントル圧力下大歪変形実験より検討する（Mg,Fe）O多結晶体の結晶選択配向特性

*夏井 文凜¹、東 真太郎¹、岡崎 啓史²、上杉 健太朗³、安武 正展³、河口 沙織³、野村 龍一、太田 健二¹ (1.東京工業大学、2.広島大学、3.JASRI)

キーワード：レオロジー、変形実験、下部マントル

地震波観測より、アフリカと南太平洋地下の下部マントル中部から最下部マントルにかけてS波速度が遅い領域（LLSVP：Large Low Shear Velocity Provinces）が存在することが確認されている。さらにその縁部では波の伝搬方向や振動方向によって地震波速度が異なる地震波異方性が報告されている。地震波異方性は鉱物の結晶軸が特定の方向に並ぶ結晶方位選択配向（CPO：Crystallographic preferred orientation）の発達によって生じている可能性があり、その領域における構成鉱物の変形とCPO発達の関係を調べることで重要な知見が得られる。しかし、下部マントル圧力条件での変形実験の困難さにより実験的アプローチからその関係を議論した研究は少ない。LLSVPが熱的特徴なのか組成的特徴なのかは現在時点で未だ不明であるが、マントル対流による撹拌に耐えるためには、周辺マントルに対して約10%高い密度の組成である必要があり、構成鉱物の候補として鉄に富むペリクレースとブリッジマナイトが挙げられている。本研究では(Mg, Fe)O多結晶体について下部マントル圧力条件での大歪変形実験を行い、変形に伴うCPOの発達と支配的なすべり系を調査し、LLSVPの地震波異方性との関係を考察することを目的とする。
本研究では、回転式ダイヤモンドアンビルセル（rDAC）を用いて、(Mg, Fe)O多結晶体のねじり変形実験を行った。変形前の試料には、集束イオンビーム（FIB）により試料回転軸に平行にPtを蒸着することで歪マーカーとした。変形実験は大型放射光施設SPring-8 BL47XUにて行った。変形実験前後のX線ラミノグラフィー法によるPt歪マーカーの観察、および変形実験中のその場X線回折（XRD）測定を行った。X線ラミノグラフィー法から得られた再構成断面像から試料の歪を決定し、1角度（回転軸に対して60°方向）XRDより変形実験中の(Mg,Fe)OのCPO決定を試みた。CPO決定のための組織解析にはMAUDによる結晶方位分布関数（ODF）が組み込まれたRietveld解析を行った。加えて、変形実験後の試料を減圧回収し、SPring-8 BL10XUにて多角度(-35°～35°)XRD測定を行い、同じくCPO決定を試みた。
圧力5-75 GPa、温度300-950 K、歪速度一定の条件で(Mg_0.8, Fe_0.2)O、(Mg_0.6, Fe_0.4)O、(Mg_0.1, Fe_0.9)Oの変形実験に成功した。(Mg_0.6,Fe_0.4)Oについて変形実験中および変形実験後の減圧回収試料より得られたXRDから計算したCPOの結果は調和的であり、減圧による試料変形やXRDのPole figureカバー率の影響は少ないと考えられる。下部マントル圧力条件下でのせん断変形時すべり系は{100}<011>であり、MgOの高温高圧側の結果と調和的であった。Feの含有によってMgOでは高温高圧条件で活性化する｛100｝<011>すべり系が、(Mg, Fe)Oではより低圧条件下で活性化する可能性が考えられる。