[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-P04] かんらん岩の電場中での焼結と変形特性

*田阪 美樹¹、藤井 七夢¹、前田 光稀¹、南部 洸太^2,3、吉田 英弘⁴ (1.静岡大学 、2.九州大学、3.国立研究開発法人物質・材料研究機構、4.東京大学)

キーワード：マントル、焼結、変形、拡散、電場、粒成長

最近の材料科学の研究分野で「電場支援焼結」という新しい技術が提案されている。これは酸化物の粉末を電場中で焼結させると、ある温度で急速に緻密化が促進され、従来の焼結実験に比べて低温・短時間に焼結が完了するという方法である。また酸化物多結晶体を電場中で引張変形させると、従来の変形実験に比べ、より低応力・低温での塑性変形が可能となることが実験的に示されている。太陽活動などの地球外部起源の磁場と電場の変動により地球内部には微弱な電場が存在している。近年の材料科学の知見を踏まえると地球内部に加わる電場は岩石変形の挙動に影響を与える可能性があるが、この影響を評価する岩石を用いた実験的研究はこれまで行われていない。そこで、本研究は高温物質輸送に及ぼす電場の影響を調べるために、焼結および変形実験を行った。実験には、地球マントル物質のアナログとしてかんらん石＋単斜輝石多結晶体を用いた。本研究の実験結果より、焼結実験では温度一定の条件で電場が増加することにより相対密度が増加することが分かった。変形実験では、温度と応力が一定の条件で、1000 V/cmの電場を加えた試料は、電場なしの試料に比べて10倍大きいひずみ速度で変形した。これらの特徴は、電場下で拡散性物質輸送が促進されることを示唆している。本研究の結果は、地球内部の電場により、マントル物質の変形が加速される可能性を示唆する。