2015 Fiscal Year Research-status Report
窒化物地球化学の創成：高温高圧実験による地球深部における窒素の存在状態の解明
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15K13600
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鍵 裕之 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70233666)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
篠崎 彩子 名古屋大学, 環境学研究科, 研究員 (80570506)
岡田 卓 東京大学, 物性研究所, 助教 (90343938)
佐野 有司 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (50162524)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 窒素 / 窒化物 / 地球深部 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒素は大気の主要構成元素で、生命活動に必須の元素であるが、これまで地球深部を構成する鉱物中での挙動はほとんどわかっていなかった。これまで報告されてきたケイ酸塩鉱物中での窒素の存在状態は、カリウムイオンをアンモニウムイオンとして置き換えるというもので、それ以外の置換形式については報告されていなかった。本研究では地球深部の高温、高圧、低酸素フガシティ条件で、窒素が金属やケイ素との窒化物として存在する可能性を、高温高圧実験から解明することを目的としている。
本年度は、ダイヤモンドアンビルセルに上部マントル中の代表的なケイ酸塩鉱物であるかんらん石(olivine)を窒素流体とともに封入し、近赤外あるいは赤外レーザーを用いて加熱した。窒素流体をダイヤモンドアンビルセル中に封入して実験を行うために、ダイヤモンドアンビルセル中に窒素流体、そしてアンモニア流体を封入するための装置を製作した（アンモニア流体を用いた実験は28年度に行う予定である）。
得られた試料を回収し、X線回折、SEM-EDS観察、XPS測定などを行った。その結果、窒素流体中ではかんらん石が輝石と酸化マグネシウムに不一致融解することを見いだした。この現象は我々が先行研究で見いだした水素流体中での挙動と対照的なものである。さらに得られた試料から窒素が濃集した領域が存在することが見いだされた。X線回折ならびにXPSスペクトルの解析から、窒化物の生成が示唆された。今後は条件を変えて確実なデータを取得する予定である。
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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
おおむね計画の通り研究が進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度の研究では上部マントル浅部に相当する条件で実験を行ってきた。今後はより深い条件での実験を行う予定である。具体的には深部マントルに相当する低酸素フガシティ条件での実験を行うため、アンモニアとケイ酸塩鉱物の反応を追跡する予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究を進めるにあたり、レーザー加熱システムを研究室に導入することが不可欠であると判断した。東大物性研のレーザー加熱システムを移設することがもっとも適切であるが、先方の都合から平成27年度ではなく、28年度に進める必要が生じた。そのため次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究代表者の研究室にレーザー加熱システムを立ち上げ、計画を進行する。
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