| Project/Area Number |
23K22604
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| Project/Area Number (Other) |
22H01333 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
纐纈 佑衣 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (20726385)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 重明 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), センター長 (20313116)
伊神 洋平 京都大学, 理学研究科, 助教 (30816020)
田口 知樹 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 准教授 (60791704)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | ダイヤモンドアンビルセル / 石英 / ルビー蛍光 / ガスケット / 静水圧 / 熱水ダイヤモンドアンビルセル / ラマン分光分析 / ざくろ石 / 地質圧力計 / ラマン分光法 / 圧力センサー |
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| Outline of Research at the Start |
小型の加圧・加熱装置である熱水ダイヤモンドアンビルセル装置を用いて，鉱物が成長した圧力を求めるための地質圧力計の較正を行う．試料は四国中央部三波川帯別子地域に産する石英エクロジャイトを用いる．前準備として，試料室に封入するための最適な粒子やそのサイズを決定する．これらの検証を経た上で，収束イオンビーム装置を用いてざくろ石中の石英包有物を立方体形に切り出し，試料室に封入することで，加圧・加熱を行いながら石英のラマンピークシフトをモニタリングし，石英にかかっている応力の変化を検証する．そして，得られたデータをもとに，どの圧力条件下で石英がざくろ石に取り込まれたかを明らかにするための式を提案する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
R5年度の分析結果から，石英のラマンスペクトルはダイヤモンドアンビルセルの試料室内において，数百ミクロン程度のサイズでないとシグナルが弱くピークシフトを検出できないことが明らかになった，よって，R6年度はできるだけダイヤモンドアンビルセルの試料室サイズを大きくして実験を行うため，厚さ0.6mm，穴の直径0.6mmのガスケットを作成し，圧力保持の安定性を評価した．その結果，上記のサイズのガスケットでも数十日から数か月程度の期間，圧力を安定に保持できることが明らかになった．また，封入した数百ミクロン程度の石英粒子の圧力マッピングを行った結果，中心部よりも周縁部の方が圧力のばらつきが大きい事が示されたが，平均値はどの領域でも同じであり，静水圧下において均質に加圧されていることが示された．よって，残留圧力の検証実験において，どのような試料の形状でもホストには均質に圧力がかけられる事が保証された．
R6年度は，ルビー蛍光を正確に計測するため，ラマン分光システムRAM300-H-HSを購入した．これまでは，ラマン散乱は名古屋大学で計測し，ルビー蛍光は共同研究者の小野博士が所有するJAMSTECのラマン分光装置で計測していたため，リアルタイムでの圧力の決定が困難であったが，同システムを導入したことで，分析効率が大幅に向上した．
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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
当初，実験に使用することを想定していた加熱式ダイヤモンドアンビルセルは，台座部分の歪みが確認され，修理と改修が必要になった，そのため，R6年度は加圧のみのダイヤモンドアンビルセルを用いたが，圧力保持安定性の検証や試料室内の圧力勾配の評価など，実験を行うための基礎的なデータを多く集めることができた．また，本研究のラマン地質圧力計の検証において，加圧のみでも理論式の検証が可能な見通しが立ったため，おおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
R7年度は四国中央部三波川帯に産する石英エクロジャイトの薄片を作成し，ざくろ石中に包有されている石英粒子をマイクロドリルを使って切り出す予定である．切り出した試料はダイヤモンドアンビルセルの試料室に封入し，加圧を行う．理論式では，isomekeという概念が導入されている．このisomekeとは，岩石中に含まれるホスト－包有物系において，圧力(P)－温度(T)経路を理論的に考える上での仮想経路である(Angel et al, 2014)．この経路では，P-T二次元グラフ上において包有物とホストが同じ体積変化をする経路で、2相間の体積変化による応力が生じない．isomekeのP-T経路は，ホストと包有物の2相の状態方程式を用いて直接的に計算することができる，室温条件下において加圧したとき，試料室内の圧力と石英の残留圧力が一致した点がisomekeであるといえる．この点が理論式と一致するかどうかを検証する．
サンプルは天然試料を対象とするため，試料内でもばらつきがある事が予想される．実験に用いるサンプルは，最大の残留圧力を保持している石英包有物を選択し，先行研究で報告されている石英エクロジャイトのピークP-T条件下（2.3-2.4 GPa/675-740 ℃，Miyamoto et al., 2007）でざくろ石に包有されたと仮定して実験に用いる．
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