長石のルミネッセンスによる天体衝突過程の理解と太陽系形成史の解明

• Project/Area Number: 14J04437
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Petrology/Mineralogy/Economic geology
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 鹿山 雅裕 神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: カソードルミネッセンス / 長石 / 火星隕石 / 月隕石 / 衝撃変成作用 / 天体衝突 / 波形分離解析 / 加圧実験 / 一段式火薬銃 / ダイアモンドアンビルセル

Outline of Annual Research Achievements

太陽系に存在する惑星や衛星の進化は天体衝突史と密接に関係しており、そのため各種隕石がこれまでに受けた衝撃変成作用を紐解くことは今日の惑星科学において重要なテーマに位置付けられている。天体の衝突過程を明らかにする上で最も重要な要素として衝撃圧力、温度およびそれらの保持時間が挙げられる。しかし現状では、これらを推定する手法は屈折率法および高圧鉱物組み合わせの二つに限られている。また、微小試料に対して非破壊で定量的に圧力を推定する手法は未だ確立されていない。申請者は数μmもの高い空間分解能を有し、特別な試料処理無しで隕石を構成する鉱物に内在する衝撃変成作用由来の構造欠陥を鋭敏に検出できるカソードルミネッセンス（CL）に注目し、新たな圧力・温度計の開発に着手した。
対象試料として、月および火星隕石に含まれる長石を選定し、そのCL分光分析から衝撃圧力および圧力保持時間に依存する青色発光を検出するに至った。同様の青色発光は地球に産する長石を対象とした一段式火薬銃およびダイヤモンドアンビルセルによる動的・静的圧縮実験の回収試料においても確認された。得られたスペクトルデータの波形分析から青色発光強度の定量化に至り、圧縮実験の回収試料において強度と圧力および保持時間に正の相関が得られた。この検量線をもとに、各種隕石に含まれる長石から得られた青色発光強度から圧力および保持時間を推定した。得られた値は、先行研究により報告されている圧力と非常に調和的であり、誤差はより少ない。また、今回初めて圧力が比較的低い試料や微小な隕石試料に対しても推定を適用するに至った。また、CL分光像と組み合わせることにより、圧力分布解析が期待される。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cathodoluminescence and Raman spectromicroscopy of forsterite in Tagish Lake meteorite: Implications for Astromineralogy (2016)
  • Author(s): A. Gucsik, I. Gyollaia, H. Nishido, K. Ninagawa, M. Izawa, C. Jäger, U. Ott, I. Simonia, S. B érczi, M. Kayama
  • Journal Title: International Journal of Spectroscopy Volume: in press
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cryptoperthitic and replacive intergrowths with iridescenec from monzitic rocks, Cerro Colorado, Northern Chile (2016)
  • Author(s): S. Nakano, S. Kojima, K. Makino, M. Kayama, H. Nishido and J. Akai
  • Journal Title: European Journal of Mineralogy Volume: in press
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] c. 1450 Ma regional felsic volcanism at the fringe of the East Indian Craton: constraints from geochronology and geochemistry of tuff beds from detached sedimentary basins (2015)
  • Author(s): D. KAUSHIK, P. P. CHAKRABORTY, Y. HAYASAKA, M. KAYAMA, S. SAHA and K. KIMURA
  • Journal Title: Geological Society Volume: 43 Issue: 1 Pages: 207-221
  • DOI: 10.1144/m43.14
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Annealing effects on cathodoluminescence of zircon (2015)
  • Author(s): Y. Tsuchiya, M. Kayama, H. Nishido and Y. Noumi
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 110 Issue: 6 Pages: 283-292
  • DOI: 10.2465/jmps.150430
  • NAID: 130005115717
  • ISSN: 1345-6296, 1349-3825
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cathodoluminescence spectroscopical properties of plagioclase particles from asteroid Itokawa (2015)
  • Author(s): A. Gucsik, H. Nishido, K. Ninagawa, A. Kereszturi, T. Nakamura, A. Tsuchiyama, C. Jäger, U. Ott and M. Kayama
  • Journal Title: Advances in ESR Applications Volume: 31 Pages: 6-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 鹿児島県桜島産クリストバライトのフォトルミネッセンスとカソードルミネッセンス (2015)
  • Author(s): 河野俊夫，鹿山雅裕，中野聰志
  • Journal Title: 地球科学 Volume: 69 Pages: 337-342
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electron irradiation effects on cathodoluminescence in zircon (2013)
  • Author(s): Y. TSUCHIYA, M. KAYAMA, H. NISHIDO and Y. NOUMI.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 109 Issue: 1 Pages: 18-22
  • DOI: 10.2465/jmps.130621c
  • NAID: 130003383599
  • ISSN: 1345-6296, 1349-3825
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 月隕石に存在する水の痕跡と水に富む月のマントル (2015)
  • Author(s): 鹿山雅裕，富岡尚敬，大谷栄治，瀬戸雄介，中嶋悟，関根利守，宮原正明，小澤信，三宅亮，福田惇一，留岡和重，西戸裕嗣，Götze Jens，Fagan Timothy J
  • Organizer: 日本鉱物科学会 2015年年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] 衝撃圧縮に伴う石英のガラス化及びカソードルミネッセンスの圧力依存性 (2015)
  • Author(s): 常昱，鹿山雅裕，田近英一，関根康人，関根利守，西戸裕嗣，小林敬道
  • Organizer: 日本鉱物科学会 2015年年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] グラニュライト中の「珪長岩包有物」から推定される大陸衝突型造山帯での地殻深部過程 (2015)
  • Author(s): 廣井美邦，鹿山雅裕，三宅亮，足立達朗，外田智千，Prame Bernard，Satish-Kumar Madhusoodhan，柳綾彦，加藤睦実，小林記之，石川正弘，小山内康人，西戸裕嗣，本吉洋一，白石和行
  • Organizer: 日本地質学会第122 年学術大会（2015 長野大会）
  • Place of Presentation: 長野
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] Shock-induced effect on cathodoluminescence of experimentally shocked quartz (2015)
  • Author(s): Y. CHANG, M. KAYAMA, E. TAJIKA, Y. SEKINE, T. SEKINE, H. NISHIDO, T. KOBAYASHI
  • Organizer: 78th Annual Meeting of the Meteoritical Society
  • Place of Presentation: Berkeley, USA
  • Year and Date: 2015-07-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 月隕石に存在する水の痕跡 (2015)
  • Author(s): 鹿山雅裕，富岡尚敬，大谷栄治，瀬戸雄介，福田惇一，関根利守，宮原正明，小澤信，三宅亮，留岡和重，Fagan Timothy，西戸裕嗣
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2015-05-24
• [Presentation] 月隕石NWA2727における高圧鉱物と天体衝突史の解明 (2014)
  • Author(s): 鹿山雅裕、富岡尚敬、関根利守、宮原正明、Götze Jens、西戸裕嗣、大谷栄治、小澤信
  • Organizer: 日本鉱物科学会2014年年会
  • Place of Presentation: 熊本県熊本市、熊本大学
  • Year and Date: 2014-09-17
• [Presentation] Formation process of maskelynite in meteorite analyzed by cathodoluminescence spectroscopy and microscopy (2014)
  • Author(s): M. KAYAMA, H.NISHIDO, T. SEKINE, N. TOMIOKA, S. KANEKO, M. MIYAHARA, E. OHTANI, S. OZAWA, Y. KATOH, K. NINAGAWA
  • Organizer: The 21th General Meeting of the International Mineralogical Association
  • Place of Presentation: sandton convention centre, Johannesburg, South Africa
  • Year and Date: 2014-09-01
• [Presentation] 月隕石におけるシリカ多形の形成過程の解明 (2014)
  • Author(s): 鹿山雅裕、富岡尚敬、関根利守、Götze Jens、西戸裕嗣、大谷栄治、宮原正明、小澤信
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-05-01
• [Book] 地球のしくみを理解する－広島大学理学部地球惑星システム学科へようこそ－，1.3“衝突”が太陽系を形作る (2015)
  • Author(s): 鹿山雅裕
  • Total Pages: 347
  • Publisher: 広島大学出版会