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2011 Fiscal Year Annual Research Report

地球内部での水及び二酸化炭素の挙動とその分布

Research Project

Project/Area Number 20244086
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

井上 徹  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (00291500)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大藤 弘明  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (80403864)
西山 宣正  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (10452682)
山田 明寛  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, グローバルCOE助教 (00543167)
松影 香子  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, グローバルCOE准教授 (80343078)
安東 淳一  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50291480)
Keywords地球深部 / 高温高圧実験 / 揮発性成分 / 水 / 高圧含水相 / マグマ / 放射光実験
Research Abstract

マントル中の地震学的不連続面に及ぼす水の影響として、特に沈み込むスラブの構成物質であるMORBとHarzburgiteにおいて、その相転移における水の影響を明らかにした。MORBにおいては、水の影響によりgarnet-perovskite相転移境界が著しく低圧側に移動する様子が見られた。また、Harzburgiteにおいても相転移境界の変化や鉱物組み合わせの変化が見出されてきている。
マントル鉱物間の水の分配については、ガーネットを含めた水の分配を下部マントル上部に相当する条件下まで明らかにした。それらのデータを整理し、全マントルでの水の分配の様子を構築した。
水に富んだ高圧流体相の振る舞いは、高圧下で生成されるマグマの含水量を制約し、その圧力変化を下部マントル上部における条件下まで予備的ではあるが解明した。さらに、放射光X線その場観察法により、これらの流体相・マグマの構造に関する研究を行った。またアメリカシカゴの放射光施設APSに出向き、パリエジンバラプレスを利用した高圧マグマの構造解析の研究を可能にすべくその立ち上げ状況から着手し、その測定に弾性波速度測定とマイクロトモグラフィーによる高圧下での正確な体積測定(密度測定)を組み合わせるべく、その試みも行った。
これらに加えて、蛇紋石等のスラブで安定な含水鉱物に焦点を絞り、含水鉱物の脱水分解反応に伴う鉱物生成のカイネティクスや組織観察の研究を遂行した。さらに、これらの鉱物の状態方程式を明らかにする研究も遂行した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた研究は遂行してきており、その中で面白い結果が出て来てさらに新しい展開に向かっている研究も出て来ている。

Strategy for Future Research Activity

鉱物間の水の分配にはAlがかなり重要な役割を果たしてきていることが明らかになりつつあり、この点をさらに深く探求していく。また、スラブを構成する可能性がある高圧含水鉱物の熱弾性的データが乏しいため、その状態方程式を明らかにしていく。

  • Research Products

    (45 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (29 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] lectronic sEpin states of ferric and ferrous iron in the lower-mantle silicate perovskite2012

    • Author(s)
      J-F. Lin, E. E. Alp, Z. Mao, T. Inoue, C. McCammon, Y. Xiao, P. Chow, and J. Zhao
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: 97 Pages: 592-597

    • DOI

      10.2138/am.2012.4000

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Texture and elastic strains in hcp-iron plastically deformed up to 17.5 GPa and 600 K: experiment and model2012

    • Author(s)
      Merkel S, Gruson M, Wang Y, Nishiyama N, Tomé C N
    • Journal Title

      Modelling Simul Mater Sci Eng

      Volume: 20 Pages: 024005

    • DOI

      10.1088/0956-0393/20/024005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase relations in boron at pressures up to 18 GPa and temeratures up to 2200°C2012

    • Author(s)
      Qin J, Irifune T, Dekura H, Ohfuji H, Nishiyama N, Lei L, Shinmei T
    • Journal Title

      Phys Rev B

      Volume: 85 Pages: 014107

    • DOI

      10.1103/PhyRevB.85.014107

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In situ X-ray diffraction study on pressure-induced structural changes in hydrous forsterite and enstatite melts2011

    • Author(s)
      Yamada, A., T. Inoue, S. Urakawa, K. Funakoshi, N. Funamori, T Kikegawa and T. Irifune
    • Journal Title

      Earth Planet. Sci. Lett.

      Volume: 308 Pages: 115-123

    • URL

      http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2011.05.036

  • [Journal Article] 高温高圧実験によるマントル鉱物における水の影響に関する研究2011

    • Author(s)
      井上 徹
    • Journal Title

      岩石鉱物科学

      Volume: 40 Pages: 13-26

    • DOI

      DOI:10.2465/gkk.110111

  • [Journal Article] High-pressure X-ray diffraction studies on the structure of liquid silicate using a Paris-Edinburgh type large volume press2011

    • Author(s)
      Yamada, A., Y. Wang, T. Inoue, W. Yang, C. Park, T. Yu, and G. Shen
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 82 Pages: 015103

    • URL

      http://dx.doi.org/+10.1063/1.3514087

  • [Journal Article] Combined ultrasonic elastic wave velocity and microtomography measurements at high pressure2011

    • Author(s)
      Kono. Y., A. Yamada, Y. Wang, T. Yu and T. Inoue
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 82 Pages: 023906

    • DOI

      10.1063/1.3552185

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In situ stress-strain measurements in a deformation-DIA apparatus at P-T conditions of the upper part fo the mantle transition zone2011

    • Author(s)
      Kawazoe T, Nishihara Y, Ohuchi T, Nishiyama N, Higo Y, Funakoshi K, Irifune T
    • Journal Title

      Am Mineral

      Volume: 96 Pages: 1665-1672

    • DOI

      10.2138/am.2011.3818

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-pressure raman studies and heat capacity measurements on the MgSiO3 analogue CaIr0.5Pt0.5O32011

    • Author(s)
      Hirai S, Kojima Y, Ohfuji H, Nishiyama N, Irifune T, Klemme S, Bromiley G, Attfield P
    • Journal Title

      Phys Chem Minerals

      Volume: 38 Pages: 631-637

    • DOI

      10.1007/s00269-011-0435-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Giant negative thermal expansion in the iron perovskite SrCu3Fe4O122011

    • Author(s)
      Yamada I, Tsuchida K, Ohgushi K, Hayashi N, Kim J, Tsuji N, Takahashi R, Matsushita M, Nishiyama N, Inoue T, Irifune T, Kato K, Takata M, Takano M
    • Journal Title

      Angew Chem Int Ed

      Volume: 123 Pages: 6709-6712

    • DOI

      10.1002/ange.201102228

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High pressure and temperature fabric transitions in olivine and variations in upper mantle seismic anisotropy2011

    • Author(s)
      Ohuchi T, Kawazoe T, Nishihara Y, Nishiyama N, Irifune T
    • Journal Title

      Earth Planet Sci Lett

      Volume: 304 Pages: 55-63

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2011.01.015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental study on the stability of graphitic C3N4 under high pressure and high temperature2011

    • Author(s)
      L. Fang, H. Ohfuji, T. Shinmei, T. Irifune
    • Journal Title

      Diamond and Related Materials

      Volume: 20 Pages: 819-825

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2011.03.034

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of zinc oxide nanoparticles from zinc electrode using plasma in liquid2011

    • Author(s)
      Hattori, Y., S. Mukasa, H. Toyota, T. Inoue and S. Nomura
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 65 Pages: 188-190

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2010.09.068

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Continuous synthesis of magnesium-hydroxide, zinc-oxide, and silver nanoparticles by microwave plasma in water,2011

    • Author(s)
      Hattori, Y., S. Mukasa, H. Toyota, T. Inoue, S. Nomura
    • Journal Title

      Materials Chemistry and Physics

      Volume: 131 Pages: 425-430

    • DOI

      10.1016/j.matchemphys.2011.09.068

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] フランボイダルパイライト-天然における鉱物の不思議な自己組織化作用-2011

    • Author(s)
      大藤弘明
    • Journal Title

      日本結晶学会誌

      Volume: 53 Pages: 46-51

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Paris-Edinburgh cell applications at 16BM-B white x-ray beamline2011

    • Author(s)
      Park, C., Yamada, A., Benson, C.K., Sakamaki, T., Yu, T., Kono, Y., Mei, Q., Jing, Z., Wang, Y., Inoue, T., Shen, G., Yang, W.
    • Organizer
      GL-GRC Inter-Institutional Science Symposium
    • Place of Presentation
      Washington DC, USA
    • Year and Date
      2011-09-20
  • [Presentation] Water contents of Al-bearing minerals in the mantle transition zone and the lower mantle

    • Author(s)
      Inoue, T., Yabuki, T., Yurimoto, H.
    • Organizer
      Joint Symposium of Misasa-2012 and Geofluid-2 "Dynamics and Evolution of the Earth's Interior: Special Emphasis on the Role of Fluids"
    • Place of Presentation
      Misasa, Tottori, Japan
    • Invited
  • [Presentation] パルス中性子を用いたマグマ研究に向けて

    • Author(s)
      井上徹, 浦川啓, 大高理, 鈴木昭夫, 三部賢治, 寺崎英紀, 山田明寛, 有馬寛
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2011
    • Place of Presentation
      Chiba, Japan
  • [Presentation] 高温高圧マグマ科学に向けた中性子カメラ実験

    • Author(s)
      有馬寛, 井上徹, 阿部淳, 服部高典
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2011
    • Place of Presentation
      Chiba, Japan
  • [Presentation] 高圧中性子回折に向けた大容量6-6型加圧方式の開発

    • Author(s)
      山田明寛, 川添貴章, 西山宣正, 井上徹, 八木健彦
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2011
    • Place of Presentation
      Chiba, Japan
  • [Presentation] Simultaneous measurements of the elastic wave velocities and the volume for amorphous materials under pressures

    • Author(s)
      山田明寛, 河野義正, Wang, Y., 井上徹
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2011
    • Place of Presentation
      Chiba, Japan
  • [Presentation] 超高圧中性子回折装置PLANET first beam受入れました!

    • Author(s)
      服部高典, 有馬寛, 佐野亜沙美, 阿部淳, 内海渉, 永井隆哉, 鍵裕之, 飯高敏晃, 片山芳則, 井上徹, 八木健彦
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2011
    • Place of Presentation
      Chiba, Japan
  • [Presentation] 新規鉄ペロブスカイト酸化物における巨大な負熱膨張

    • Author(s)
      山田幾也,土田一貴,高橋亮治,西山宜正,井上徹,入舩徹男,大串研也,林直顕,高野幹夫,金廷恩,辻成希,草野圭弘,加藤健一,高田昌樹
    • Organizer
      日本セラミクス協会・第24回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学
  • [Presentation] マントル遷多層及び下部マントル上部におけるAlに富んだ相の含水量

    • Author(s)
      井上徹, 矢吹智美, 圦本尚義
    • Organizer
      日本鉱物科学会2011年年会合同学術大会
    • Place of Presentation
      茨城大学
  • [Presentation] Here comes the first beam and terrible Earthquake at J-PARC new high-pressure neutron diffractometer PLANET

    • Author(s)
      Hattori, T., Arima, H., Sano-Furukawa, A., Utsumi, W., Katayama, Y., Nagai, T., Inoue, T., Kagi, H., Yagi, T.
    • Organizer
      AIRAPT 23(International Conference on High Pressure Science and Technology)
    • Place of Presentation
      Mumbai, India
  • [Presentation] Water contents of Al-bearing minerals in the MTZ and the lower mantle

    • Author(s)
      Inoue, T., Yabuki, T., Yurimoto, H.
    • Organizer
      AIRAPT 23(International Conference on High Pressure Science and Technology)
    • Place of Presentation
      Mumbai, India
  • [Presentation] 新奇異常高原子価鉄ペロブスカイトの高圧合成

    • Author(s)
      山田幾也,土田一貴,恵谷英宜,城健太郎,高橋亮治,大串研也,林直顕,金廷恩,辻成希,草野圭弘,西山宜正,井上徹,入舩徹男,加藤健一,高田昌樹,高野幹夫
    • Organizer
      第52回高圧討論会
    • Place of Presentation
      沖縄キリスト教学院
  • [Presentation] MgO‐Al2O3‐SiO2‐H2O系におけるAlに富んだ高圧相の含水量

    • Author(s)
      井上徹,矢吹智美,圦本尚義
    • Organizer
      第52回高圧討論会
    • Place of Presentation
      沖縄キリスト教学院
  • [Presentation] hase relations and melt compositions in hydrous pyrolite system

    • Author(s)
      Yang, C., Inoue, T.
    • Organizer
      第52回高圧討論会
    • Place of Presentation
      沖縄キリスト教学院
  • [Presentation] J-PARC超高圧中性子回折装置(PLANET)の概要と建設状況2

    • Author(s)
      服部高典,有馬寛,佐野亜沙美,内海渉,井上徹,鍵裕之,八木健彦
    • Organizer
      第52回高圧討論会
    • Place of Presentation
      沖縄キリスト教学院
  • [Presentation] 圧力によるGeO2ガラスの密度と弾性的性質の変化

    • Author(s)
      山田明寛,河野義生,ユウ,トニー,ワン,ヤンビン,井上徹
    • Organizer
      第52回高圧討論会
    • Place of Presentation
      沖縄キリスト教学院
  • [Presentation] he relationship between water content and Al-content in the MTZ and the lower mantle minerals,

    • Author(s)
      Inoue, T., Yabuki, T., Yurimoto, H.
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2011
    • Place of Presentation
      San Francisco, CA, USA
  • [Presentation] マグマ観察に向けた超高圧実験用中性子カメラの導入

    • Author(s)
      有馬寛、井上徹、阿部淳、佐野亜沙美、服部高典
    • Organizer
      第3回MLFシンポジウム
    • Place of Presentation
      いばらき量子ビーム研究センター(茨城県)
  • [Presentation] Hydrous melting of lherzolite and formation of Mg- and Si-rich cratonic mantle.

    • Author(s)
      Matsukage, K.N. and M. Iehisa
    • Organizer
      Second International Symposium on Geofluids, 3/19/2012, Misasa
    • Place of Presentation
      三朝(鳥取県)
  • [Presentation] 含水上部マントルの部分融解実験とMgおよびSiに富んだ大陸マントルの成因

    • Author(s)
      家久真梨子・松影香子
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • Place of Presentation
      千葉県千葉市幕張
  • [Presentation] スティショバイト焼結多結晶体の合成とその物性測定

    • Author(s)
      西山宣正、清家郷詩、河野義生、根岸領、入舩徹男、山田幾也
    • Organizer
      地球惑星連合2011年大会
    • Place of Presentation
      千葉県千葉市幕張
  • [Presentation] 超高靱性高硬度を有するSiO2スティショバイト・ナノ多結晶体の合成

    • Author(s)
      西山宣正、清家郷詩、入舩徹男、大藤弘明、河野義生、松下正史、高橋学
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第24回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
  • [Presentation] Phase relations in a harzburgite composition: implications for splitting of 660-km seismic discontinuity and seismic velocities in mantle transition zone

    • Author(s)
      N. Nishiyama, T. Kato, Y. Kinoshita, T. Irifune
    • Organizer
      American Geophysical Union, fall meeting 2011
    • Place of Presentation
      San Francisco, CA, USA
  • [Presentation] Phase transition mechanism and microtexture evolution through graphite-diamond transition under high pressure and high temperature

    • Author(s)
      H. Ohfuji
    • Organizer
      9th International Workshop on Water Dynamics
    • Place of Presentation
      Tohoku Univ.
    • Invited
  • [Presentation] グラファイトからの六方晶ダイヤモンド直接変換合成と相転移メカニズム

    • Author(s)
      大藤弘明,竹内洋貴
    • Organizer
      第52回高圧討論会
    • Place of Presentation
      沖縄キリスト教学院
  • [Presentation] 高温高圧下直接変換によって合成されたアモルファスダイヤモンド

    • Author(s)
      大藤弘明,片桐政人,小竹翔子,角谷均
    • Organizer
      第52回高圧討論会
    • Place of Presentation
      沖縄キリスト教学院
  • [Presentation] グラファイトからの六方晶ダイヤモンド直接変換合成と相転移メカニズム

    • Author(s)
      大藤弘明,竹内洋貴
    • Organizer
      日本鉱物科学会2011年年会
    • Place of Presentation
      茨城大学
  • [Presentation] 微細組織から探る鉱物の結晶化プロセス~フランボイダルパイライトの自己組織化を例に~

    • Author(s)
      大藤弘明
    • Organizer
      日本鉱物科学会2011年年会
    • Place of Presentation
      茨城大学
    • Invited
  • [Presentation] グラファイトからの六方晶ダイヤモンド直接変換と相転移メカニズム

    • Author(s)
      大藤弘明,竹内洋貴
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉)
  • [Remarks] 地球深部ダイナミクス研究センター

    • URL

      http://www.ehime-u.ac.jp/~grc/

URL: 

Published: 2014-07-24  

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