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2021 Fiscal Year Annual Research Report

下部マントルへの水の運搬とその貯蔵能力の解明

Research Project

Project/Area Number 18H03740
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

井上 徹  広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (00291500)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 肥後 祐司  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (10423435)
栗林 貴弘  東北大学, 理学研究科, 准教授 (20302086)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords地球深部水 / 高圧含水鉱物 / 上部マントル / マントル遷移層 / 下部マントル / 水の輸送 / 水の貯蔵庫 / マントルダイナミクス
Outline of Annual Research Achievements

本年度も前年度同様、「下部マントルへの水の運搬とその貯蔵能力の解明」に関する研究を推進すべく、実験的研究を遂行した。特にAl3+とH+のカップリング置換現象が重要であると考えており、下記の研究を引き続き遂行した。
下部マントルの主要構成鉱物であるbridgmanite中へのAl固溶の影響の解明。マントル遷移層から下部マントルにかけて重要な各種高圧含水相中へのAl固溶の影響の解明。高圧含水鉱物におけるFeの影響の解明。高圧含水鉱物の熱弾性的性質及び弾性波速度の解明。
その中で特に2021年度には以下のSCI論文を公表した。
1)高圧含水相phase Aの高温高圧下での熱弾性的性質(状態方程式)の解明、及び弾性波速度の解明に関する研究(Yang et al., Cai.et al.)。2)高圧含水相superhydrous phase B中へのAlの固溶の影響、及びその結晶構造解析に関する研究(Kakizawa et al.)。3)高圧含水相phase Dの高温高圧下での弾性波速度の解明に関する研究(Xu et al.)。4)各種高圧含水相の温度圧力安定領域におけるAlの影響の解明に関する研究(Xu et al.)。5)高圧含水相phase Dとbridgmanite中へのAlの分配の解明に関する研究(Xu et al.)。6)プレートの沈み込みに伴う炭酸塩変質泥岩の安定性と熔融、アルカリに富んだ炭酸塩マグマの起源に関する研究、及び地球内部での水及び炭素の循環についての研究(Chen et al.)。7)高圧含水相phase DにおけるFeの影響の解明、及びその融点降下に対する溶融関係の解明に関する研究(Xu et al.)。
これら以外に更に公表論文の執筆を進めている。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (34 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Peer Reviewed: 15 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] ストニーブルク大学/デラウエア大学/シカゴ大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ストニーブルク大学/デラウエア大学/シカゴ大学
  • [Int'l Joint Research] 中国地震局/中国科学院大学/北京大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      中国地震局/中国科学院大学/北京大学
  • [Int'l Joint Research] モスクワ州立大学(ロシア連邦)

    • Country Name
      RUSSIA FEDERATION
    • Counterpart Institution
      モスクワ州立大学
  • [Journal Article] Melting phase relation of Fe-bearing Phase D up to the uppermost lower mantle2022

    • Author(s)
      Xu Chaowen、Inoue Toru、Gao Jing、Noda Masamichi、Kakizawa Sho
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: 107 Pages: 343~349

    • DOI

      10.2138/am-2021-7907

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Depressed 660-km discontinuity caused by akimotoite-bridgmanite transition2022

    • Author(s)
      Chanyshev Artem、Ishii Takayuki、Bondar Dmitry、Bhat Shrikant、Kim Eun Jeong、Farla Robert、Nishida Keisuke、Liu Zhaodong、Wang Lin、Nakajima Ayano、Yan Bingmin、Tang Hu、Chen Zhen、Higo Yuji、Tange Yoshinori、Katsura Tomoo
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 601 Pages: 69~73

    • DOI

      10.1038/s41586-021-04157-z

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] P-V-T equation of state of hydrous phase A up to 10.5 GPa2021

    • Author(s)
      Yang Cuiping、Inoue Toru、Kikegawa Takumi
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: 106 Pages: 1~6

    • DOI

      10.2138/am-2020-7132

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Single-crystal X-ray structure refinement of Al-bearing superhydrous phase B2021

    • Author(s)
      Kakizawa Sho、Inoue Toru、Kuribayashi Takahiro
    • Journal Title

      Physics and Chemistry of Minerals

      Volume: 48 Pages: 1~11

    • DOI

      10.1007/s00269-021-01152-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elastic properties of Mg-phase D at high pressure2021

    • Author(s)
      Xu Chaowen、Li Ying、Inoue Toru、Greaux Steeve、Li Qingze、Gao Jing、Sun Fengxia、Fang Leiming
    • Journal Title

      High Pressure Research

      Volume: 41 Pages: 233~246

    • DOI

      10.1080/08957959.2021.1954177

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Enhanced Visibility of Subduction Slabs by the Formation of Dense Hydrous Phase A2021

    • Author(s)
      Cai Nao、Qi Xintong、Chen Ting、Wang Siheng、Yu Tony、Wang Yanbin、Inoue Toru、Wang Duojun、Li Baosheng
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 48 Pages: e2021GL095487

    • DOI

      10.1029/2021GL095487

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of Al on the stability of dense hydrous magnesium silicate phases to the uppermost lower mantle: implications for water transportation into the deep mantle2021

    • Author(s)
      Xu Chaowen、Inoue Toru、Kakizawa Sho、Noda Masamichi、Gao Jing
    • Journal Title

      Physics and Chemistry of Minerals

      Volume: 48 Pages: 1~10

    • DOI

      10.1007/s00269-021-01156-4

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Al partitioning between phase D and bridgmanite at the uppermost lower mantle pressure2021

    • Author(s)
      Xu Chaowen、Kakizawa Sho、Greaux Steeve、Inoue Toru、Li Ying、Gao Jing
    • Journal Title

      Physics and Chemistry of Minerals

      Volume: 48 Pages: 1~6

    • DOI

      10.1007/s00269-021-01163-5

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Melting of carbonated pelite at 5.5-15.5 GPa: implications for the origin of alkali-rich carbonatites and the deep water and carbon cycles2021

    • Author(s)
      Chen Xueqian、Wang Meili、Inoue Toru、Liu Qiong、Zhang Lifei、Bader Thomas
    • Journal Title

      Contributions to Mineralogy and Petrology

      Volume: 177 Pages: 1~21

    • DOI

      10.1007/s00410-021-01867-5

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Phase relations of the Al2O3-SiO2 system at 13-21 GPa and 2300-2800 K and a new high-pressure Al2Si2O7 phase2021

    • Author(s)
      Zhou Youmo、Irifune Tetsuo、Kuribayashi Takahiro
    • Journal Title

      Physics and Chemistry of Minerals

      Volume: 48 Pages: Art. #26

    • DOI

      10.1007/s00269-021-01149-3

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Modulated structure of hemimorphite associated with pressure-induced phase transition2021

    • Author(s)
      OKAMOTO Keitaro、KURIBAYASHI Takahiro、NAGASE Toshiro
    • Journal Title

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      Volume: 116 Pages: 251~262

    • DOI

      10.2465/jmps.210731

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Continuous measurement of ultrasonic elastic wave velocities, X-ray radiography and X-ray diffraction of Zr50Cu40Al10 metallic glass at high pressure and high temperature conditions2021

    • Author(s)
      Kono Yoshio、Higo Yuji、Greaux Steeve、Shibazaki Yuki、Yamada Rui、Kuwahara Hideharu、Kondo Nozomi
    • Journal Title

      High Pressure Research

      Volume: 41 Pages: 219~232

    • DOI

      10.1080/08957959.2021.1941000

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elastic properties and structures of pyrope glass under high pressures2021

    • Author(s)
      Hisano Naoki、Sakamaki Tatsuya、Ohashi Tomonori、Funakoshi Ken-ichi、Higo Yuji、Shibazaki Yuki、Suzuki Akio
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: 106 Pages: 7~14

    • DOI

      10.2138/am-2020-7410

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sound Velocity of MgSiO3 Majorite Garnet up to 18 GPa and 2000 K2021

    • Author(s)
      Zhou Chunyin、Greaux Steeve、Liu Zhaodong、Higo Yuji、Arimoto Takeshi、Irifune Tetsuo
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 48 Pages: e2021GL093499

    • DOI

      10.1029/2021GL093499

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Low Velocity Zones in the Martian Upper Mantle Highlighted by Sound Velocity Measurements2021

    • Author(s)
      Xu F.、Siersch N. C.、Greaux S.、Rivoldini A.、Kuwahara H.、Kondo N.、Wehr N.、Menguy N.、Kono Y.、Higo Y.、Plesa A.C.、Badro J.、Antonangeli D.
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 48 Pages: e2021GL093977

    • DOI

      10.1029/2021gl093977

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Increase of nitrogen solubility with increasing iron concentration in lower-mantle minerals: formation of deep nitrogen reservoir through solidification of magma ocean2022

    • Author(s)
      Fukuyama K., Kagi H., Inoue T., Kakizawa S., Shinmei T., Sano Y., Takahata N., Hishita S., Deligny C., Furi E.
    • Organizer
      4th International Seminar “High-Pressure Mineralogy: Theory and Experiment”
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Al on high pressure hydrous minerals stable under mantle transition zone P-T condition2022

    • Author(s)
      Ohta, A., Inoue, T., Noda, M., Shinmei, T., Irifune, T., Sakamoto, N., Yurimoto, H.
    • Organizer
      4th International Seminar “High-Pressure Mineralogy: Theory and Experiment”
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Al on stability and crystal strucutre of superhydrous phase B2021

    • Author(s)
      Sho Kakizawa, Toru Inoue, Hiroto Nakano, Minami Kuroda, Takahiro Kuribayashi, Naoya Sakamoto, Hisayoshi Yurimoto
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(JpGU2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reassessment of bond correction for in situ ultrasonic interferometry on elastic wave velocity measurement under high pressure and high temperature2021

    • Author(s)
      Masamichi Noda, Toru Inoue, Taku Tsuchiya, Yuji Higo
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(JpGU2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Increase of nitrogen solubility in ferropericlase and bridgmanite by iron incorporation under lower-mantle conditions2021

    • Author(s)
      Ko Fukuyama, Hiroyuki Kagi, Toru Inoue, Sho Kakizawa, Toru Shinmei, Yuji Sano, Naoto Takahata, Shunichi Hishita, Cecile Deligny, Evelyn Furi,
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(JpGU2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Influence of high oxygen fugacity on melting temperature of wadsleyite2021

    • Author(s)
      Kazutaka Yamaguchi, Takaaki Kawazoe, Toru Inoue
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(JpGU2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ウォズリアイトの熔融温度に及ぼす高酸素分圧の影響2021

    • Author(s)
      山口和貴、川添貴章、井上徹
    • Organizer
      2021年鉱物科学会
  • [Presentation] マントル遷移層~下部マントル条件下で安定な高圧含水鉱物におけるAlの影響2021

    • Author(s)
      太田明緒、井上徹、野田昌道、柿澤翔、川添貴章、佐藤友子、新名亨、入舩徹男、坂本直哉、圦本尚義
    • Organizer
      2021年鉱物科学会
  • [Presentation] Mg2SiO4ワズレアイトのエンタルピーの再決定2021

    • Author(s)
      糀谷浩、井上徹、野田昌道、赤荻正樹
    • Organizer
      2021年鉱物科学会
  • [Presentation] (Mg,Fe)2SiO4系ポストスピネル相転移における水の影響2021

    • Author(s)
      篠田由梨,井上徹,柿澤翔,野田昌道,川添貴章,佐藤友子、新名亨、入舩徹男
    • Organizer
      2021年鉱物科学会
  • [Presentation] 下部マントル最上部条件におけるAlを含む無水ブリッジマナイトの存在可能領域2021

    • Author(s)
      上野恭史、井上徹、野田昌道、柿澤翔、川添貴章、佐藤友子、新名亨、入舩徹男、尾原幸治
    • Organizer
      2021年鉱物科学会
  • [Presentation] 上部条件におけるAlを含む無水ブリッジマナイトの存在可能領域2021

    • Author(s)
      野田昌道、井上徹、柿澤翔、川添貴章、新名亨、入舩徹男、尾原幸治
    • Organizer
      2021年鉱物科学会
  • [Presentation] 下部マントル最上部におけるマグマ中の含水量の温度・圧力依存性の解明2021

    • Author(s)
      奥村晃太、井上徹、柿澤翔、野田昌道、川添貴章、佐藤友子、新名亨、入舩徹男
    • Organizer
      2021年鉱物科学会
  • [Presentation] stishovite及び下部マントル主要鉱物への窒素溶解度: 大気-マントル共進化過程への考察2021

    • Author(s)
      福山 鴻、鍵 裕之、井上 徹、柿澤 翔、新名 亨、菱田 俊一、高畑 直人、佐野 有司、Cecile Deligny、Evelyn Furi
    • Organizer
      2021年球化学会
  • [Remarks] 広島大学 プレート収束域の物質科学研究拠点

    • URL

      https://hiper.hiroshima-u.ac.jp/

  • [Remarks] 広島大学 理学部 地球惑星システム学科

    • URL

      https://depss.hiroshima-u.ac.jp/gs/index.html

URL: 

Published: 2022-12-28  

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