3.3.1 多結晶体特性からみた地球内部ダイナミックスの素過程

地球上部マントルで観測される地震波異方性は、弾性異方性を持つかんらん石の結晶選択配向(CPO)が主要な原因と考えられている.一般的に、CPOは粒子回転を生む転位クリープによって発達すると説明されるが、我々は、Miyazaki et al. (2013)において、これまでCPOが発達しないと考えられてきた拡散クリープ下におけるCPOの発現を実験的に示し、またそのCPOの発達機構を提案した.それは、結晶学的に制御された粒子の長軸と平行な低指数面粒界において選択的にすべりが生じ、このすべりに従う方向に、剛体的に粒子が回転する.その結果、CPOが発達する.今年度は、変形実験と実験後の試料表面観察を組み合わせ、拡散クリープ条件下における粒子スケールの変形を捉えることで、本モデルの検証を行った.変形実験に用いる円柱状試料の側面の一部を鏡面にし、その鏡面に高温変形実験中に消失しない微細なけがき線を集束イオンビームで作製した.このけがき線を歪マーカーとし、粒子スケールの変形を捉えた.粒界におけるマーカーのオフセットおよび粒子スイッチングがほぼ全粒子にわたって生じており、粒界すべりが活発に起きていることが、観察から示された.また、著しい粒内マーカーの回転が観察され、粒界すべりを介した剛体的な粒子回転の直接証拠が得られた.また、その粒子回転が、粒界上でのせん断応力によって生じる粒界すべりによってうまく説明されることを示した.この結果に基づくと、ある結晶学的な面に平行な粒界(低指数面粒界)が岩石に発達すると、拡散クリープ条件下で容易にCPOが発達する.低指数面粒界の発達と深度方向での地震波異方性の分布の比較検討を行ったところ、良い対応が示された.

[図3.3.1]