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高温高圧下における鉄‐硫黄系の相関係と鉄‐硫黄合金と珪酸塩間のカリウム分配

Research Project

Project/Area Number08J06060
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Petrology/Mineralogy/Science of ore deposit
Research InstitutionTohoku University
Research Fellow 鎌田 誠司  東北大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2008 – 2010
Project Status Completed(Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost : ¥1,800,000)
Fiscal Year 2010 : ¥600,000 (Direct Cost : ¥600,000)
Fiscal Year 2009 : ¥600,000 (Direct Cost : ¥600,000)
Fiscal Year 2008 : ¥600,000 (Direct Cost : ¥600,000)
Keywords地球核 / 高温高圧 / Fe-FeS系 / 融解関係 / 軽元素 / 熱源 / 放射光 / 非弾性X線散乱 / 軽元棄 / 高圧 / 高温 / 固体の状態方程式
Research Abstract

地球の核は,主に鉄からできていると考えられている.しかし,地震波速度から推定された地球核の密度は地球核相当の温度圧力条件での純粋な鉄の密度と比べ小さい.そのため地球核には軽元素が含まれていると考えられている.なかでも硫黄は始原的な隕石と比較したときに地球マントル中で欠乏していることから軽元素の候補として有力視されている.さらに地球核中の熱量に関する研究から放射性元素の存在が示唆された.とくにカリウムは地球マントル中に始原的な隕石と比べ欠乏しているため核中の放射性元素の有力な候補である.したがって,地球核中の軽元素を明らかにするために鉄-硫黄系の高温高圧下での研究が重要であり,鉄-軽元素系合金中に放射性元素が溶解する量を明らかにすることは重要である.
鉄-硫黄系の高温高圧下での安定相を調べるために,放射光施設(SPring-8)においてその場観察実験を行った.圧力条件は30~220GPaまでであり,温度条件は1300~3500Kまでの範囲で粉末X線回折実験を行った.その結果,地球外核中までFeとFe_3Sが安定に共存することがわかった.また,地球核の温度を推定するためには鉄-硫黄系における融点を明らかにすることが重要である.そのためX線を用いた融解判定実験を試みた.圧力条件はおよそ30~180GPaという範囲で行った.温度1300~3500Kまでの範囲で行った.外核相当の圧力条件である180GPaまでの条件下で融解判定に成功した.熱源に関する研究であるカリウム分配については,50GPaまでの結果を投稿準備中である.また,地震波観測との比較を行なうため,非弾性X線散乱法を用いてFe_3Sの音速測定を行なった.

Report

(3results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report

Research Products

(14results)

All 2011 2010 2009 2008

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Liquidus and solidus temperatures of a Fe-O-S alloy up to the pressures of the outer core : Implication for the thermal structure of the Earth's core2011

    • Author(s)
      Terasaki, et al.
    • Journal Title

      Earth and Planetary Science Letters

      Volume : 304 Pages : 559-564

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase relationships of the Fe-FeS system in conditions up to the Earth's outer core2010

    • Author(s)
      Kamada, et al.
    • Journal Title

      Earth and Planetary Science Letters

      Volume : 294 Pages : 94-100

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase relationships of the Fe-FeS system in conditions up to the Earth's outer core2010

    • Author(s)
      Kamada, et al.
    • Journal Title

      Earth and Planetary Science Letters (未定)(in press)

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Melting of iron-silicon alloy up to the core-mantle boundary pressure : Implications to the thermal structure of the Earth's core2009

    • Author(s)
      Asanuma, et al.
    • Journal Title

      Physics and Chemistry of Minerals (10.1007/200269-009-0338-7)

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase relations of Fe-Si alloy up to core conditions : Implications for the Earth inner core2008

    • Author(s)
      Asanuma, et al.
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters 35

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高温高圧下でのFe-Fe_3S系の融解関係:地球核の温度構造への実験的制約を目指して2011

    • Author(s)
      鎌田誠司
    • Organizer
      第四回東北大学大学院理学研究科 6専攻合同シンポジウム「ヤングブレインズの連携による学際的研究の展開」
    • Place of Presentation
      東北大学理学研究科 総合棟
    • Year and Date
      2011-02-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Temperature profile of the outer core based on X-ray diffraction of Fe-Fe_3S and (Fe, Ni)-(Fe, Ni)_3S system2010

    • Author(s)
      Seiji Kamada
    • Organizer
      2010 AGU Fall Meeting
    • Place of Presentation
      モスコーニセンター南、米国
    • Year and Date
      2010-12-14
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 地球外核条件までのFe-FeS系, (Fe, Ni)-(Fe, Ni)S系の融解関係2010

    • Author(s)
      鎌田誠司
    • Organizer
      第51回高圧討論会
    • Place of Presentation
      仙台市戦災復興記念館
    • Year and Date
      2010-10-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Melting temperature of Fe-FeS and (Fe, Ni)-(Fe, Ni)S system : Implication to temperature of Outer core2010

    • Author(s)
      Seiji Kamada
    • Organizer
      G-COE symposium 2010 Dynamic Earth and Heterogeneous Structure
    • Place of Presentation
      仙台市戦災復興記念館
    • Year and Date
      2010-07-13
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Melting relationships of Fe-FeS system based on X-ray diffraction2010

    • Author(s)
      Seiji Kamada
    • Organizer
      GNsympo
    • Place of Presentation
      Sendai
    • Year and Date
      2010-03-04
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Stability of Fe_3S under the core conditions2009

    • Author(s)
      Seiji Kamada
    • Organizer
      Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Year and Date
      2009-07-29
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase and Melting Relations of Fe-S System up to the Outer Core Conditions2008

    • Author(s)
      鎌田誠司
    • Organizer
      AGUFallmeeting2008
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ(米)
    • Year and Date
      2008-12-18
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 地球核条件までの鉄-硫黄系の相平衡と融解関係2008

    • Author(s)
      鎌田誠司
    • Organizer
      第49回高圧討論会
    • Place of Presentation
      姫路商工会議所(兵庫)
    • Year and Date
      2008-11-14
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase relation of Fe-FeS system under the core conditions2008

    • Author(s)
      鎌田誠司
    • Organizer
      日本地球惑星科学2008年連合大会
    • Place of Presentation
      幕張(千葉)
    • Year and Date
      2008-05-28
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

URL :

Published : 2008-04-01   Modified : 2016-04-21  

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