著者
つち山 明 上杉 健太朗 中野 司
出版者
Tokyo Geographical Society
雑誌
地學雜誌 (ISSN:0022135X)
巻号頁・発行日
vol.109, no.6, pp.845-858, 2000-12-01
被引用文献数
6 6

X-ray computerized tomography (CT) is a non-destructive method by which crosssectional images of rocks and minerals are obtained using X-ray attenuation. Threedimensional structures of samples can also be obtained by constructing a number of successive images. This review discusses high-resolution X-ray CT machines including an industrial machine in commercial use and that developed by our group at SPring-8, which is the largest synchrotron radiation facility in Japan. Spatial resolution of CT images, which is determined by X-ray detectors and X-ray beam size, is practically limited by sample size due to the limited numbers of X-ray detectors. A resolution of about 1 μm was realized at SPring-8. This resolution is the lower limit for imaging with simple optics. The contrast of an X-ray CT image is expressed as a two-dimensional distribution of CT values, which related to the X-ray linear attenuation coefficient (LAC), , μ. CT values of standard minerals were measured to compare with their values of μ. As μ is a function of X-ray photon energies, beamhardening occurs when we use polychromatic beams. Thus, we cannot compare CT and μ values directly with the industrial scanner, which aplies a polychromatic X-ray beam. If the CT and μ values are normalized by a standard mineral having similar size as samples for the photon energy or the accelerating voltage of an X-ray tube, both values agree well as long asμis less than about 2.5 × μ of Fo<SUB>92</SUB> olivine. We can compare CT and μ values directly in the SPring-8 machine, where monochromatic X-ray beams are available. In this case, normalized CT and μ values agree well in various materials havinga large μ at least including metallic iron. However, absolute CT values are slightly smaller than μ by about 10%, which is probably due to scattered X-ray beams, although the exact reason is not known at present. The high-resolution X-ray method was applied to three-dimensional structures of chondrules, which are characteristic constituents of primitive meteorites, named chondrites. It is known from external shapes and internal textures, which are related to distributions of voids and platy olivine crystals, that chondrules spin at high revolutions of about 50-500 rps during their formation in the primordial solar nebula. This greatly constrains the formation mechanism of chondrules.
著者
土山 明 中野 司
出版者
大阪大学
雑誌
特定領域研究
巻号頁・発行日
2005

本研究は、火山爆発の原因であるマグマ発泡現象のアナログ実験として含水珪酸塩ガラスの加熱発泡実験をおこない、高分解能X線CT装置によるマイクロトモグラフィーを用いた3次元構造の時間発展(4次元構造)の観察法と解析法を確立し、さらにこれにより発泡過程とそのメカニズムを理解しようとするものである。平成17年度に含水流紋岩質ガラス(黒曜石)を用いて確立した観察法・解析法を、本年度は含水玄武岩質ガラスに適用した。天然物には実験に適したサンプルがないので、サンプルは内熱式高圧炉で合成した。これをステンレス製の字具に固定し、一定温度(675,700℃)で一定時間(5〜20分)加熱後冷却しCT撮影をおこなうというサイクルを繰り返した。CT撮影はSPring-8のBL20B2においておこなった(25keV、画素サイズ:3.14μm1344x1344マトリクス)。これにより、従来知られていない発泡様式を発見した。玄武岩質ガラスではサンプルの壁などから不均一核形成が始まり、数100ミクロンの泡へと成長していく。やがてサンプル壁のある場所より、多数の微細な泡(1ミクロン程度)が発生し、この泡に富む部分がシャープな境界を持ちながらサンプル内部に向かって一定速度で進行し、やがて発泡は停止する。流紋岩質ガラスでは均一核形成・成長によってのみ発泡を続けたのと対照的である。多数の微細な泡の生成によって、効率的に水を系外に逃がすことができるので、非爆発的な噴火が予想される。実際の高温での減圧発泡においても、この発泡様式がおこるとすれば、玄武岩質マグマの非爆発的な噴火を、今回新しく発見した発泡様式で説明することができる。今後、さらなる超高分解能でのCT撮影や、条件を変えた実験、また天然の玄武岩の組織観察などにより、これを検証することが必要である。