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2013 Fiscal Year Annual Research Report

深部マントル条件における珪酸塩鉱物及び類縁物質の高圧相転移と熱力学特性

Research Project

Project/Area Number 25287145
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionGakushuin University

Principal Investigator

赤荻 正樹  学習院大学, 理学部, 教授 (30126560)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywords地殻・マントル物質 / 高圧実験 / 熱測定 / 高圧相転移 / スピネル / ポストスピネル / ぺロブスカイト
Research Abstract

1.Setaram社製の高温熱量計用制御データ処理システムを購入し、既設のCalvet型高温微少熱量計に取り付け、熱量較正などの準備実験を行った。この熱量計を用いて、Fe2SiO4オリビン、スピネル及びFeSiO3高圧相の熱量測定を、二価鉄を酸化させるair-bubbling法を使って行い、それらの測定データからFeSiO3組成の高圧相平衡関係の熱力学計算を行った。
2.高硬度超硬合金アンビルを既設の川井式マルチアンビル装置に組み込み、約35GPaまでを室温で発生させる高圧実験を行い、その後同じ圧力範囲で1600℃までの高温を発生させる技術開発を行った。
3.Fe2SiO4スピネルが約17GPaでFeO、SiO2スティショバイト、金属鉄に分解する高圧相平衡関係を、高温高圧実験によって精密に決定した。
4.FeCr2O4のポストスピネル転移を高温高圧実験によって詳細に調べ、FeCr2O4スピネルが約15GPaで変型ludwigite型Fe2Cr2O5とコランダム型Cr2O3に分解した後、約20GPaで1200℃以下ではカルシウムフェライト型FeCr2O4に、1200℃以上ではカルシウムタイタネイト型FeCr2O4に転移することを明らかにした。
5.高硬度超硬合金アンビルを使って、MgSiO3ペロブスカイトを約25GPa、1600℃で合成し、Calvet型高温微少熱量計によってMgSiO3ペロブスカイトの落下溶解熱を精密に測定した。上記のMgSiO3ペロブスカイトのエンタルピーと、既に測定されたMg2SiO4スピネル、MgOのエンタルピー、これらの相の最新の物性データと組合せて、約23GPaでMg2SiO4スピネルがMgSiO3ペロブスカイトとMgOに分解する相境界線を精密に計算し、相境界線の負勾配を決定した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

今回購入した高温熱量計制御データ処理システムを取り付けた高温微少熱量計が予定通りに機能し、高精度の熱量測定を行えるようになった。また、高硬度超硬合金アンビルによる高圧高温発生実験が順調に進んだため、それを利用した高圧相平衡実験や試料合成が支障なく行われた。

Strategy for Future Research Activity

平成25年度の成果に基づいて、マントルやスラブを構成する岩石に対象を拡大し、それらの高圧相平衡関係を精密に決定する。またMgCr2O4のポストスピネル転移、FeTiO3、ZnTiO3のポストぺロブスカイト転移などを詳細に高圧実験で調べると共に、それら高圧相の熱力学的性質を測定する。さらにLaCrO3ヒーターを用いて、高圧下で2200℃までを発生させる技術を確立する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

アンビル等の消耗品に使用した金額との差として、少額が残った。
次年度の物品費と合わせて、消耗品の購入に使用する。

  • Research Products

    (33 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results) Presentation (21 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Superconductivity of δ-MoC0.75 synthesized at 17 GPa2014

    • Author(s)
      Sathish, C.I., Shirako, Y., Tsujimoto, Y., Feng, H.L., Sun, Y., Akaogi, M., Yamaura, K.
    • Journal Title

      Solid State Communications

      Volume: 177 Pages: 33-35

    • DOI

      10.1016/j.ssc.2013.09.024

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-pressure synthesis, crystal structure, and phase stability relations of a LiNbO3-type polar titanate ZnTiO3 and its reinforced polarity by the second-order Jahn-Teller effect2014

    • Author(s)
      Y. Inaguma, A. Aimi, Y. Shirako, D. Sakurai, D. Mori, H. Kojitani, M. Akaogi, M. Nakayama
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 136 Pages: 2748-2756

    • DOI

      10.1021/ja408931v

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-pressure transitions in NaZnF3 and NaMnF3 perovskites, and crystal-chemical characteristics of perovskite-postperovskite transitions in ABX3 fluorides and oxides2014

    • Author(s)
      M. Akaogi, Y. Shirako, H. Kojitani, T. Nagakari, H. Yusa, K. Yamaura
    • Journal Title

      Phys. Earth Planet. Inter.

      Volume: 228 Pages: 160-169

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2013.09.001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermodynamic investigation on β- and γ-Ca3(PO4)2 and the phase equilibria2014

    • Author(s)
      Zhai, S., Akaogi, M., Kojitani, H., Xue, W., Ito, E.
    • Journal Title

      Phys. Earth Planet. Inter.

      Volume: 228 Pages: 144-149

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2013.07.009

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-pressure phase transitions in FeCr2O4 and structure analysis of new post-spinel FeCr2O4 and Fe2Cr2O5 phases with meteoritical and petrological implications2014

    • Author(s)
      T. Ishii, H. Kojitani, S. Tsukamoto, K. Fujino, D. Mori, Y. Inaguma, N. Tsujino, T. Yoshino, D. Yamazaki, Y. Higo, K. Funakoshi, M. Akaogi
    • Journal Title

      Am. Mineral.

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-pressure Raman spectroscopy, vibrational mode calculation, and heat capacity calculation of calcium ferrite-type MgAl2O4 and CaAl2O42013

    • Author(s)
      Kojitani, H., Tobbens, D.M., Akaogi, M.
    • Journal Title

      Am. Mineral.

      Volume: 98 Pages: 197-206

    • DOI

      10.2138/am.2013.4095

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A ferroelectric-like structural transition in a metal2013

    • Author(s)
      Y. Shi, Y. Guo, X. Wang, A.J. Princep, D. Khalyavin, P. Manuel, Y. Michiue, A. Sato, K. Tsuda, S. Yu, M. Arai, Y. Shirako, M. Akaogi, N. Wang, K. Yamaura, A.T. Boothroyd
    • Journal Title

      Nature Materials

      Volume: 12 Pages: 1024-1027

    • DOI

      10.1038/nmat3754

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-pressure synthesis of 5d cubic perovskite BaOsO3 at 17 GPa: Ferromagnetic evolution over 3d to 5d series2013

    • Author(s)
      Shi,, Y., Guo, Y., Shirako, Y., Yi, W., Wang, X., Belik, A.A., Matsushita, Y., Feng, H.L., Tsujimoto, Y., Arai, M., Wang, N., Akaogi, M., Yamaura, K.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 135 Pages: 16507-16516

    • DOI

      10.1021/ja4074408

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-pressure synthesis of the BaIrO3 perovskite: A Pauli paramagnetic metal with a Fermi liquid ground state2013

    • Author(s)
      Cheng, J., Ishii, T., Kojitani, H., Matsubayashi, K., Matsuo, A., Li, X., Shirako, Y., Zhou, J., Goodenough, J., Jin, C.Q., Akaogi, M., Uwatoko, Y.
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 88 Pages: 205114(1-7)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.205114

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quasi-periodic magnetic flux jumps in the superconducting state of Ba0.5K0.5Fe1.9M0.1As2 (M = Fe, Co, Ni, Cu, and Zn)2013

    • Author(s)
      Li, J., Guo, Y., Zhang, S., Tsujimoto, Y., Wang, X., Sathish, C.I., Yu, S., Sun, Y., Yi, W., Yamaura, K., Takayama-Muromachi, E., Shirako, Y., Akaogi, M., De Long, L.E.
    • Journal Title

      Physica C

      Volume: 495 Pages: 192-197

    • DOI

      10.1016/j.physc.2013.09.005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The role of water in coesite crystallization from silica gel2013

    • Author(s)
      A. Arasuna, M. Okuno, T. Mizukami, M. Akaogi, T. Yokoyama, H. Okudera, S. Arai
    • Journal Title

      Eur. J. Mineral.

      Volume: 25 Pages: 791-796

    • DOI

      10.1127/0935-1221/2013/0025-2331

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 660km不連続面付近におけるパイロライト、MORB、ハルツバージャイトの相関係の比較:マルチセル法を用いた精密実験2014

    • Author(s)
      石井貴之、糀谷浩、赤荻正樹
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      20140502-20140502
  • [Presentation] 微少量高圧相のPPMS装置による熱容量、エントロピーの測定:TiO2及びMnSiO3高圧相2014

    • Author(s)
      赤荻正樹、小島芽子、深井安矢、糀谷浩
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      20140501-20140501
  • [Presentation] 新規高圧ストロンチウム珪酸塩の結晶構造解析2014

    • Author(s)
      関根渓介、石井貴之、糀谷浩、赤荻正樹
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      20140501-20140501
  • [Presentation] Fe2SiO4のポストスピネル転移相境界線の決定2014

    • Author(s)
      松澤太亮、糀谷浩、赤荻正樹
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      20140501-20140501
  • [Presentation] ZnTiO3の高温高圧相転移2014

    • Author(s)
      阿部航平、糀谷浩、赤荻正樹
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      20140430-20140430
  • [Presentation] Phase transitions and mineral chemistry in pyrolite at 1600-2200C across 660-km seismic discontinuity2014

    • Author(s)
      T. Ishii, H. Kojitani, M. Akaogi
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2014
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      20140429-20140429
  • [Presentation] ポストペロブスカイト型酸化物およびフッ化物の高圧合成と結晶化学2013

    • Author(s)
      糀谷浩、白子雄一、永仮貴之、石井貴之、赤荻正樹
    • Organizer
      RIKEN-CEMS ワークショップ「高圧合成法による環境エネルギー材料の探索」
    • Place of Presentation
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • Year and Date
      20131226-20131226
    • Invited
  • [Presentation] ポストスピネル相境界から制約されるMg2SiO4リングウッダイト中の陽イオン無秩序2013

    • Author(s)
      糀谷 浩、井上 徹、赤荻 正樹
    • Organizer
      第54回高圧討論会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20131116-20131116
  • [Presentation] ZnTiO3の高温高圧相転移2013

    • Author(s)
      阿部航平、糀谷浩、赤荻正樹
    • Organizer
      第54回高圧討論会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20131114-20131114
  • [Presentation] MgSiO3高圧相アキモトアイトの熱力学的性質2013

    • Author(s)
      山崎萌波、糀谷浩、赤荻正樹
    • Organizer
      第54回高圧討論会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20131114-20131114
  • [Presentation] TiO2-SiO2系における高圧相中のTi, Si相互固溶度の圧力温度依存性2013

    • Author(s)
      新井祐介、糀谷浩、赤荻正樹
    • Organizer
      第54回高圧討論会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20131114-20131114
  • [Presentation] FeCr2O4の高圧相転移と新規ポストスピネル相の結晶構造2013

    • Author(s)
      石井貴之、藤野清志、糀谷浩、森大輔、稲熊宜之、辻野典秀、芳野極、山崎大輔、肥後祐司、舟越賢一、赤荻正樹
    • Organizer
      第54回高圧討論会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20131114-20131114
  • [Presentation] 23GPa付近、2000℃以上におけるパイロライトの高圧相関係2013

    • Author(s)
      石井貴之、糀谷浩、赤荻正樹
    • Organizer
      第54回高圧討論会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20131114-20131114
  • [Presentation] 100 ℃下5 GPaまでの圧縮によるシリカゲルの構造変化2013

    • Author(s)
      荒砂茜、奥野正幸、奥寺浩樹、水上知行、荒井章司、赤荻正樹、白子雄一、横山つかさ
    • Organizer
      日本鉱物科学会2013年度年会
    • Place of Presentation
      筑波大学(つくば市)
    • Year and Date
      20130913-20130913
  • [Presentation] 酸化熱量測定法によるFeO-SiO2系高圧相の熱力学的性質と高圧相平衡関係2013

    • Author(s)
      赤荻 正樹、横山つかさ、糀谷浩
    • Organizer
      日本鉱物科学会2013年度年会
    • Place of Presentation
      筑波大学(つくば市)
    • Year and Date
      20130911-20130911
  • [Presentation] 熱力学的手法によるMg2SiO4のポストスピネル相転移境界の再決定2013

    • Author(s)
      糀谷浩、井上 徹、赤荻正樹
    • Organizer
      日本鉱物科学会2013年度年会
    • Place of Presentation
      筑波大学(つくば市)
    • Year and Date
      20130911-20130911
  • [Presentation] Re-determination of high-temperature heat capacity and thermal expansivity of Mg2SiO4 ringwoodite: Implication for Clapeyron slope of post-spinel transition2013

    • Author(s)
      H. Kojitani, M. Oohata, H. Shimada, T. Inoue, M. Akaogi
    • Organizer
      10th Annual Meeting of Asia Oceania Geosciences Society
    • Place of Presentation
      Brisbane, Australia
    • Year and Date
      20130626-20130626
    • Invited
  • [Presentation] 熱力学的手法によるMg2SiO4のポストスピネル相転移境界の再決定2013

    • Author(s)
      糀谷浩、井上徹、赤荻正樹
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場(千葉市)
    • Year and Date
      20130524-20130524
  • [Presentation] ぺロブスカイト型NaZnF3、NaMnF3の高圧相転移と、MgSiO3アナログ物質としてのポストぺロブスカイト型A+B2+F32013

    • Author(s)
      赤荻正樹、白子雄一、永仮貴之、糀谷浩、遊佐斉、山浦一成
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場(千葉市)
    • Year and Date
      20130520-20130520
  • [Presentation] 高温X線回折測定と高圧ラマン測定に基づくSiO2スティショバイトとMgSiO3アキモトアイトの熱膨張率の決定2013

    • Author(s)
      山崎萌波、糀谷浩、赤荻正樹
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場(千葉市)
    • Year and Date
      20130520-20130520
  • [Presentation] High-pressure transitions in FeCr2O4 and crystal structures of new post-spinel phases2013

    • Author(s)
      T. Ishii, D. Mori, Y. Inaguma, K. Fujino, H. Kojitani, M. Akaogi
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2013
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場(千葉市)
    • Year and Date
      20130519-20130519
  • [Remarks] 学習院大学理学部化学科 赤荻研究室 最近の研究

    • URL

      http://www-cc.gakushuin.ac.jp/~901334/homepage/research.html

URL: 

Published: 2015-05-28  

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