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[R3-P-05] 下部マントル圧力下大歪変形実験より検討するFerropericlase多結晶体の結晶選択配向特性
「発表賞エントリー」
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PericlaseとBridgmaniteが挙げられている。本研究ではFerropericlase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、Ferropericlase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Ferropericlase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0-119 GPa、温度300-950 K、歪速度一定の条件で(Mg0.8, Fe0.2)O、(Mg0.6, Fe0.4)O、(Mg0.1, Fe0.9)Oの変形実験に成功した。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。本研究においてFerropericlaseは圧力の増加に伴い、せん断変形時の活性化するすべり面は{110}から{100}へ変化しており、MgO結果と調和的であった。また、鉄のスピン転移のすべり系への影響は見られなかった。
