2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12304034
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中嶋 悟 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80237255)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河村 雄行 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00126038)
中村 美千彦 東北大学, 理学研究科, 助教授 (70260528)
丸山 茂徳 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50111737)
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| Keywords | 近接場顕微赤外分光装置 / 顕微赤外分光 / 変成岩中の水 / 結晶粒界 / 粒径 / 粒界の幅 / NaCl多結晶体 |
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| Research Abstract |
地球内部の動的過程を支配している水の構造と物性を総合的に検討するため,本年度は,近接場効果を利用した新しい顕微分光装置を開発し,また,天然岩石中の水分布の概略を既存の顕微赤外分光計により測定した.
1)近接場顕微分光装置の開発
昨年度設置した近接場顕微分光装置の立ち上げを行い,めのう,含水鉱物などの予備的な測定を行った.試料表面の凹凸像と,赤外光強度の面分析を行うことに成功し,空間分解能は250ナノメータ程度の可能性が示唆された.現在,様々な標準試料による定量性の検討を行っている.
2)天然試料での測定(変成岩)
天然の地殻・マントル物質について,既存の顕微赤外分光計を用いて数十数百ミクロン領域での測定を行い,水の分布を定量的に解析した.まず,低変成度珪質変成岩においては,変成度(温度)の上昇とともに,含水量が数千ppmから数百ppmまで減少した.また,この変成岩の石英の粒径は1から10ミクロン程度に増加していた.粒径が大きくなるほど単位体積あたりの粒界体積が減少するという簡単な粒界モデルによる推定曲線と上記実測値がよく一致することから,上記の含水量の減少は水が主に粒界にあることから説明でき,平均の粒界の幅は10ナノメータ程度と予想された.
その他にも,地球深部への水の循環を調べるため,深部までもぐりこんだ超高圧変成岩,また実験室で再現した下部マントル物質における水の分布の測定も開始した.
3)粒界水の分布の再現実験
上記低変成度珪質変成岩において,水は主に粒界に存在し,その量は粒径と粒界の幅が規制しているという仮説が得られたが,それを実験的に検証するため,NaCl多結晶人工岩石を合成して水の分布を調べた.その結果,NaCl結晶粒径の増大に伴い含水量が減少し,上記の作業仮説が定量的に支持された.
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[Publications] 廣野哲朗, 林 為人, 中嶋 悟, 高橋 学: "原子間力顕微鏡を用いた地質媒体中の微小間隙の認定とその定量的評価"応用地質. 42. 23-29 (2001)
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[Publications] 廣野哲朗, 高橋 学, 中嶋 悟, 池原 研: "X線CT装置を用いた移流像その場観測透水試験法の開発"応用地質. 42. 294-299 (2001)
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[Publications] 中嶋 悟, 伊藤由紀, 塩田 大: "シリカ-水-有機物相互作用"岩石鉱物科学. 31. 58-62 (2001)
