Redox state and the evolution of the Earth's deep mantle

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H06023
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Petrology/Mineralogy/Economic geology
• Research Institution: The University of Tokyo (2017-2019); Tokyo Institute of Technology (2016)
• Principal Investigator: Sinmyo Ryosuke 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任准教授 (00769812)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 下部マントル / 酸化還元状態 / ダイヤモンドアンビルセル / 高温高圧 / 地球内部

Outline of Final Research Achievements

The redox state of the Earth's deep interior is important information to understand the evolution of the volatile elements of the Earth. In this study, I have developed a high-pressure and -temperature experimental system to reproduce the Earth's internal conditions. The developed new experimental system, including resistivity-heated diamond anvil cell, can generate very high-pressure and high-temperature with better homogeneity and stability. The results showed that the redox state has a strong effect on the physical and chemical properties, such as the melting point of the Earth's interior.

Free Research Field

地球深部物質研究

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酸素は天体物質を普遍的に構成する根源的に重要な元素であるが、地球深部の酸素雰囲気(概ね酸素量に相当)は未だによくわかっていない。地球深部の酸素雰囲気は、遷移金属の酸化数を通しマントルの性質を支配しており、深部マントルの構造やダイナミクスを決定付ける重要なパラメータである。同時に深部酸素雰囲気の変動は、表層環境の酸化還元状態を激変させ、酸素を必要とする全生命の永続性に大きな影響を与えうる。本研究では、地球深部酸化還元状態とその進化を明らかにするために、実験的なアプローチで研究を進めた。得られた成果から、地球深部酸化還元状態と物理・化学特定との、これまで知られていなかった関係が明らかになった。