2013 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
25220712
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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Research Institution | Ehime University |
Principal Investigator |
入舩 徹男 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (80193704)
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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)
丹下 慶範 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (70543164)
境 毅 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (90451616)
肥後 祐司 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (10423435)
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Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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Keywords | 下部マントル / 弾性波 / 元素分配 / 相転移 / 超高圧実験 |
Research Abstract |
・高温高圧下での多結晶体合成手法を確立し、様々な化学組成を持つガーネット、イルメナイト、MgSiO3およびCaSiO3ペロブスカイトの高品質多結晶体試料の合成とキャラクタリゼーションを行った。このうちイルメナイト、アルマンダイン及びメージャライトガーネット、CaSiO3ペロブスカイトに対して、マントル遷移層条件下で放射光X線その場観察及び超音波法を用いた弾性波速度精密測定を行った。これらの結果に基づき、マントル遷移層最下部の化学組成に関する制約を行った。 ・下部マントル上部に対応する27GPa, 2000K程度までの条件下での超音波測定技術の開発に基づき、上記で合成したMgSiO3ペロブスカイトに対する弾性波速度測定を行った。更に圧力領域を拡張するため、新しく開発されたタングステンカーバイドや、焼結ダイヤモンドアンビルを用いた超音波測定技術の開発を行った。 ・天然のコンドライト隕石の下部マントル条件下での溶融実験を開始した。50GPa領域までの融解関係および元素分配に関する新しい結果が得られつつあり、今後更に様々な圧力温度領域での実験を行う予定である。 ・焼結ダイヤモンドアンビルを用いたX線その場観察実験及び急冷回収実験の併用により、下部マントル条件下で新たな高圧型含水相(Phase H)を発見した。この結果に基づき、マントル中の水の大循環、及び最下部マントルの地震学的不均質構造に対する影響を評価した。 ・ヒメダイヤを用いた様々な研究を開始した。特に放射光を利用したX線吸収実験において興味ある結果が得られている。
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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
超硬合金及び焼結ダイヤモンドを用いたマントル遷移層~下部マントル中部領域における実験的研究においては、当初の目標通りに研究が進展しつつある。特に下部マントル領域における新しい高圧型含水相の発見は、約30年ぶりのことでありNature geoscienceに発表され大きな反響を得た。また、モデルマントル物質を用いた下部マントル領域での密度・弾性波測定や、融解関係・元素分配も予定通りに進んでいる。一方で、マルチアンビル装置への応用を目指した大型ヒメダイヤの合成は、研究開始後の大型超高圧合成装置の不具合により修理に半年近くかかったため、十分な数の合成に至らずより高い圧力発生を目指した実験には大きな進展が見られなかった。
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Strategy for Future Research Activity |
下部マントルの化学組成を制約する上で鍵となるMgSiO3ペロブスカイトの下部マントル条件下での弾性波精密測定、およびモデルマントル物質であるコンドライト隕石の溶融実験を引き続き重要課題と位置付けて研究を推進する。一方で、焼結ダイヤモンドアンビルとヒメダイヤアンビルを用いた実験技術開発に基づき、下部マントルのより深い領域での精密な実験を可能にすることも重要課題とする。これらの主要な挑戦的研究課題に加えて、これまでに開発してきた実験技術の応用により、下部マントル領域におけるマントルおよび沈み込むスラブ関連物質の相転移・密度及び弾性・融解関係などの精密決定を進める。一方で、ヒメダイヤおよび様々な高圧合成高品質多結晶体の特性評価と新たな応用についても、並行して研究を進める予定である。
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Research Products
(79 results)
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[Journal Article] Magnesium silicate perovskite coexisting with ringwoodite in harzburgite stagnated at the lowermost mantle transition zone2014
Author(s)
Kato, T., Kinoshita, Y., Nishiyama, N., Wada, K., Zhou, C. and Irifune, T.
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Journal Title
Phys. Earth Planet. Inter.
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Over 1 Mbar genaration in the Kawai-type multianvil apparatus and its application to compression of (Mg0.92Fe0.08)SiO3 perovskite and stishovite2014
Author(s)
Yamazaki, D., Ito, E., Yoshino, T., Tsujino, N., Yoneda, A., GUo, X., Xu, F., Higo, Y., Funakoshi, K.
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Journal Title
Phys. Earth Plane. Inter.
Volume: 228
Pages: 262-267
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Sound velocity and density measurements of liquid iron up to 800 Gpa: A universal relation between Birch's law coefficients for solid and liquid metals2014
Author(s)
Sakaiya, T., Takahashi, H., Kondo, T., Kadono, T., Hironaka, Y., Irifune, T. and Shigemori, K.
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Journal Title
Earth Planet. Sci. Lett.
Volume: 392
Pages: 80-85
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Equation of state of pure iron and Fe0.9Ni0.1 alloy up to 3Mbar2014
Author(s)
Sakai, T., Takahashi, S., Nishitani, N., Mashino, I., Ohtani, E. and Hirao, N.
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Journal Title
Phys. Earth Planet. Inter.
Volume: 228
Pages: 114-126
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Spin transition, substitution, and partitioning of iron in lower mantle minerals2014
Author(s)
Fujino, K., Nishio-Hamane, D., Nagai, T., Seto, Y., Kuwayama, Y., Whitaker, M., Ohfuji, H., Shinmei, T. and Irifune. T.
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Journal Title
Phys. Earth Planet. Inter.
Volume: 228
Pages: 186-191
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Stability of hydrous silicate at high pressures and water transport to the deep lower mantle2014
Author(s)
Nishi, M., Irifune, T., Tsuchiya, J., Tange, Y., Nishihara, Y., Fujino, K. and Higo, Y.
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Journal Title
Nature Geoscience
Volume: 7
Pages: 224-227
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] High-pressure and high-temperature phase diagram for Fe0.9Ni0.1-H alloy2014
Author(s)
Shibazaki, Y., Terasaki, H., Ohtani, E., Tateyama, R., Nishida, K., Funakoshi, K., Higo, Y.
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Journal Title
Phys. Earth Plane. Inter.
Volume: 228
Pages: 192-201
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] High pressure study of transition metal monoxides MnO and CoO: Structure and electrical resistance2014
Author(s)
Ito, E., Yamazaki, D., Yoshino, T., Shan, S., Guo, X., Tsujino, N., Kunimoto, T., Higo, Y., Funakoshi, K.
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Journal Title
Phys. Earth Plane. Inter.
Volume: 228
Pages: 170-175
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Equation of state of Fe3S at room temperature up to 2 megabars2013
Author(s)
Kamada, S., Ohtani, E., Terasaki, H., Sakai, T., Takahashi, S., Hirao, N. and Ohishi, Y.
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Journal Title
Phys. Earth Planet. Inter.
Volume: 228
Pages: 106-113
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A compact system for generating extreme pressures and temperatures: an application of laser-heated diamond anvil cell to inelastic X-ray scattering2013
Author(s)
Fukui, H., Sakai, T., Sakamaki, T., Kamada, S., Takahashi, S., Ohtani, E. and Baron, A.Q.R.
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Journal Title
Rev. Sci. Instrum.
Volume: 84
Pages: 113902
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Sound velocity of hexagonal close-packed iron up to core pressures2013
Author(s)
Ohtani, E., Shibazaki, Y., Sakai, T., Mibe, K., Fukui, H., Kamada, S., Sakamaki, T., Seto, Y., Tsutsui, S. and Baron, A. Q. R.
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Journal Title
Geophys. Res. Lett.
Volume: 40
Pages: 1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Influence of H2 fluid on the stability and dissolution of Mg2SiO4 forsterite under high pressure and high temperature2013
Author(s)
Shinozaki, A., Hirai, H., Ohfuji, H., Okada, T., Machida, S. and Yagi, T.
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Journal Title
Am. Mineral.
Volume: 98
Pages: 1604-1609
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Phase changes of filled ice lh methane hydrate under low temperature and high pressure2013
Author(s)
Tanaka, T., Hirai, H., Matsuoka, T., Ohishi, Y., Yagi, T., Ohtake, M., Yamamoto, Y., Nakano, S. and Irifune, T.
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Journal Title
J. Chem. Phys.
Volume: 139
Pages: 104701
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Ultra-low strain rate effect in the upper mantle: constraint from microstructural observation on naturally deformed olivine2013
Author(s)
Yamamoto, T., Ando, J., Ohfuji, H., Morishita, T., Tomioka, N. and Watanabe, K.
Organizer
AGU Fall Meeting 2013
Place of Presentation
San Francisco, USA
Year and Date
20131213-20131213
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[Presentation] Bromine speciation in hydrous haplogranitic melts up to 7 Gpa2013
Author(s)
Cochain, B., De Grouchy, C., Crepisson, C., Kantor, I., Irifune, T. and Sanloup, C.,
Organizer
AGU Fall Meeting 2013
Place of Presentation
San Francisco, USA
Year and Date
20131211-20131211
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[Presentation] In situ creep strength measurements on ringwoodite at 18 Gpa and 1700K using a deformation-DIA apparatus combined with synchrotron radiation2013
Author(s)
Kawazoe, T., Nishihara, Y., Ohuchi, T., Maruyama, G., Higo, Y., Funakoshi, K. and Irifune, T.
Organizer
AGU Fall Meeting 2013
Place of Presentation
San Francisco, USA
Year and Date
20131211-20131211
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[Presentation] Low viscosity of carbonate melts determined by falling sphere viscometry using ultrafast x-ray imaging at high pressures up to 6 Gpa2013
Author(s)
Kono, Y., Kenney-Benson, C., Ohfuji, H., Park, C., Shen, G. and Wang, Y.
Organizer
AGU Fall Meeting 2013
Place of Presentation
San Francisco, USA
Year and Date
20131211-20131211
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[Presentation] New dense hydrous magnesium silicate in the lower mantle2013
Author(s)
Nishi, M., Irifune, T., Tsuchiya, J., Tange, Y., Nishihara, Y., Fujino, K. and Higo, Y.
Organizer
AGU Fall Meeting 2013
Place of Presentation
San Francisco, USA
Year and Date
20131209-20131209
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[Presentation] Stability and melting relations of Fe3C up to 3 Mbar: Implication for the carbon in the Earth's inner core2013
Author(s)
Takahashi, S., Ohtani, E., Sakai, T., Mashino, I., Kamada, S., Miyahara, M., Sakamaki, T., Hirao, N. and Ohishi, Y.
Organizer
AGU Fall Meeting 2013
Place of Presentation
San Francisco, USA
Year and Date
20131209-20131209
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[Presentation] Pressure generation using micro size nano-polycrystalline diamond anvil2013
Author(s)
Yagi, T., Sakai, T., Irifune, T., Suzuki, Y., and Kuroda, Y.
Organizer
APS-SCCM & AIRAPT-24 Joint Conference
Place of Presentation
Washington, USA
Year and Date
20130711-20130711
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[Presentation] Diamond anvils using nano-polycrystalline diamonds for the high-pressure generation2013
Author(s)
Nakamoto, Y., Sakata, M., Sumiya, H., Ohta, K., Matsuoka, T., Shimizu, K., Irifune, T., and Ohishi, Y.
Organizer
APS-SCCM & AIRAPT-24 Joint Conference
Place of Presentation
Washington, USA
Year and Date
20130708-20130708
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