オリビンは一瞬で高密度化する:惑星物質の衝撃変成解明の新展開
Project/Area Number |
20H01965
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
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Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
Principal Investigator |
富岡 尚敬 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (30335418)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河津 励 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 客員研究員 (00447913)
奥地 拓生 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (40303599)
宮原 正明 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (90400241)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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Keywords | オリビン / 隕石 / 衝撃変成 / 相転移機構 / 高温高圧実験 / 透過電子顕微鏡 / X線回折 / 高圧相転移 / 高圧実験 / 電子顕微鏡 / 第一原理計算 / 結晶構造解析 |
Outline of Research at the Start |
隕石に最も多く含まれる鉱物であるオリビンには、高密度化という形で母天体である小惑星の衝突履歴が記録されている。しかし、そのプロセスには未だ統一見解がない。本研究では「新たに発見された高圧相であるイプシロン相を経由する無拡散メカニズムにより、オリビンは一瞬で高密度化する」という仮説を立証するため、隕石試料や超高圧実験試料を、高分解能電子顕微鏡法やX線回折法を駆使して解析する。さらに、理論計算により、イプシロン相出現の物理化学条件の予測を行う。得られた結果を統合して、オリビンの高速相転移メカニズムを解明し、天体サイズに依存しない新しい衝撃圧力の指標を提案する。
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Outline of Annual Research Achievements |
2022年度に引き続き、 (Mg0.91, Fe0.09)2SiO4組成のオリビンの高圧相転移実験試料に対し、微小部X線回折(微小部XRD) 及び透過電子顕微鏡(TEM)による解析を行った。圧力12, 14, 16 GPa(温度は全て900°C)の相転移実験試料の微小部XRDパターンから、それぞれ試料では、オリビンの一部が、ワズレアイト、ワズレアイト+リングウッダイト、リングウッダイトに相転移していることが確認された。これらの試料の詳細なTEM観察から、オリビンはその外縁部から相転移が進行しており、形成されたリングウッダイト粒子のほとんどは{110}面の積層欠陥を持つことが明らかになった。また、これらの粒子から取得した電子線回折パターンは、リングウッダイト(Rw)の回折スポットに加えて、オリビン新高圧相であるポワリエライト(Poi)の微弱な回折スポットを示した。また、このパターンは両相のトポタキシャルな結晶方位関係(001)Poi//{001}Rw及び(100)Poi//{110}Rwを示す。一方、ワズレアイトの粒子の一部は(010)面に積層欠陥を持つが、ポワリエライトに対応する回折スポットは観察されなかった。相転移実験にて未反応であるオリビン中の転位密度は1.4-2.1x10^9 /cm2である。過去に提案された転位密度ー差応力の関係式から、差応力は0.5-0.6GPaと見積もられた。以上の結果は、ナノスケールのポワリエライトは、比較的低温かつ高い差応力条件下では、14GPa以上の圧力でリングウッダイトのみから準安定的に形成されることを示唆している。
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Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(57 results)
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[Journal Article] Hydrogen incorporation mechanism in the lower-mantle bridgmanite2024
Author(s)
Narangoo Purevjav, Naotaka Tomioka, Shigeru Yamashita, Keiji Shinoda, Sachio Kobayashi, Kenji Shimizu, Motoo Ito, Suyu Fu, Jesse Gu, Christina Hoffmann, Jung-Fu Lin, Takuo Okuchi
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Journal Title
American Mineralogist
Volume: 109
Issue: 6
Pages: 1036-1044
DOI
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Author(s)
T. Okuchi, Y. Seto, N. Tomioka, T. Matsuoka, B. Albertazzi, N. J. Hartley, Y. Inubushi, K. Katagiri, R. Kodama, T. A. Pikuz, N. Purevjav, K. Miyanishi, T. Sato, T. Sekine, K. Sueda, K. A. Tanaka, Y. Tange, T. Togashi, Y. Umeda, T. Yabuuchi, M. Yabashi, N. Ozaki
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Issue: 1
Pages: 4305-4305
DOI
NAID
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 48
Issue: 5
Pages: 1-1
DOI
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Ito, M., Tomioka, N., Kodama, Y., Uesugi, K., Uesugi, M., Sakurai, I., Okada, I., Ohigashi, T., Yuzawa, H., Yamaguchi, A., Imae, N., Karouji, Y., Shirai, N., Yada, T., Abe, M.
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Journal Title
Earth, Planets and Space
Volume: 72
Issue: 1
Pages: 133-133
DOI
NAID
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[Book] 最新地学事典2024
Author(s)
地学団体研究会編(担当項目1件を執筆)
Total Pages
2046
Publisher
平凡社
ISBN
9784582115086
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