Project/Area Number |
20H01994
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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Research Institution | Ehime University (2021-2023) Okayama University (2020) |
Principal Investigator |
桑原 秀治 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (50505394)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
M Satish‐Kumar 新潟大学, 自然科学系, 教授 (50313929)
伊藤 正一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60397023)
土屋 卓久 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (70403863)
出倉 春彦 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 講師 (90700146)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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Keywords | 炭素 / 同位体比 / 核 / マントル / 分配 / 同位体分別 / 元素分配 |
Outline of Research at the Start |
本申請課題では①金属鉄-ケイ酸塩液相間、ならびに②液体金属鉄-炭酸塩間のマントル深部条件における炭素同位体分別係数を世界に先駆けて決定する。炭素同位体分別係数の温度・圧力依存性に関して得られる定量データに基づき、地球化学上の大きな未解決問題である「始原天体よりも13Cに富む地球マントルの炭素同位体比の成因」、そして「地球深部由来の海洋地殻物質を含む12Cに富む炭化物の起源」に対し、地球史を通じた核-マントル相互作用の観点から統一的な理解を目指す。本研究によって、惑星内部における炭素安定同位体の空間的分布およびその時間的進化に関する理解が大きく進展することが期待される。
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Outline of Annual Research Achievements |
本年度は単結晶MgOカプセルを用いて圧力2GPa、温度1600~1650℃の条件における金属鉄-ケイ酸塩液相間の炭素同位体分別実験とその回収試料分析を行った(エネルギー分散型X線分光器による主成分分析、ラマン分光測定によるケイ酸塩中の炭素分子種の同定、二次イオン質量分析による炭素同位体比測定)。カプセルの厚みを調整した結果、前年度の実験に見られた試料中の金属鉄と外側に配置した白金カプセルとの反応を抑え、溶融条件下において60分間の長時間保持実験に成功した。ラマン分光測定ではケイ酸塩中の炭素濃度が低く、分子種の同定ができない試料もあったが、CH結合や元素状Cに由来するピーク(1300cm-1と2900cm-1付近)を確認した。この結果は先行研究とも調和的である。また、二次イオン質量分析によって金属鉄-ケイ酸塩液相間の炭素同位体分別係数(Δ13Cmetal-silicate)について、金属鉄側が若干軽い炭素に富む-10~-20‰という値が得られた。本年度得られたΔ13Cmetal-silicate値は先行研究における液体鉄-グラファイトもしくはダイヤモンドの値(-2~-4‰)と比較的近い値となった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
年度初めの計画通り、前年度の問題点の改善を行い、期待した実験結果を得ることができた。したがって、進捗状況として、おおむね順調に進展していると判断した。
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Strategy for Future Research Activity |
本年度は前年度大きく改善した実験手法を用いてさらなる実験を行い、とくに金属鉄-ケイ酸塩液相間の炭素同位体分別係数の酸素フガシティー依存性を調べる予定である。
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