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地球深部起源のメタン乖離によるマントル構成鉱物の含水素化とダイヤモンド生成

研究課題

研究課題/領域番号 09J00347
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関愛媛大学

研究代表者

篠崎 彩子  愛媛大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードマントル / カンラン石 / 水素 / 分解溶解 / レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセル / ラマン散乱分光 / 赤外分光 / メタン / ダイヤモンド / ダイヤモンドアンビルセル
研究概要

C-O-H fluidはマントル鉱物の化学組成や溶融に大きな影響を与えることから、マントルダイナミクスを考える上で非常に重要な物質である。C-O-H fluidは酸化還元状態によって組成が変化し、還元的な地球深部ではH_2Oに加えてH_2,CH_4として存在していると考えられている。これまで、地球深部のH_2Oとマントル鉱物の反応に関しては多くの研究がおこなわれており、H_2Oが共存する条件下でのケイ酸塩鉱物の相関係や溶解反応が明らかにされている。カンラン石は上部マントルの主要構成鉱物であり、H_2O-カンラン石系ではカンラン石がH_2O中に調和溶解することが報告されている。一方で、H2共存下におけるカンラン石の溶解反応は明らかになっていない。
本年度はH_2とカンラン石を出発物質とする高温高圧実験を行った。出発物質のカンラン石には、鉄を含まないforsterite(Mg_2SiO_4)を用いた。圧力の発生にはダイヤモンドアンビルセルを用い、目的の圧力まで加圧した試料をCO_2レーザー、YAGレーザーを用いて加熱し、高温条件を発生した。放射光を用いた粉末X線回折実験および走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた回収試料の組織観察から、2.5GPa, 1400Kから15.0GPa, 1500Kの温度圧力条件下でforsteriteが分解溶解し、periclaseとfluid相となることが明らかになった。Fluid中のsilicate成分のMg/Si比は非常に低い、すなわちSiO_2に富んでいると考えられる。これはカンラン石の調和溶解が起きるH_2O共存下における溶解反応と対照的であり、本研究の結果は、C-O-H fluid中に溶解するケイ酸塩鉱物の組成は共存するC-O-H fluidの組成によって大きく変化することを示すものである。

報告書

(3件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2012 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Reaction of forsterite with hydrogen molecules at high pressure and temperature2012

    • 著者名/発表者名
      A.Shinozaki
    • 雑誌名

      Physics and Chemistry of Minerals

      巻: 39 号: 2 ページ: 123-129

    • DOI

      10.1007/s00269-011-0467-7

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymerization of methane molecules and phase transition of San Carlos olivine under the Earth's mantle conditions.2010

    • 著者名/発表者名
      A.Shinozaki, H.Hirai, H.Kagi, T.Kondo, T.Yagi
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series, Journal of Physics : Conference Series

      巻: 215 ページ: 12104-12104

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymerization of methane molecules and phase transition of San Carlos olivine under the Earth's mantle conditions.

    • 著者名/発表者名
      A.Shinozaki
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series (in press)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高温高圧下におけるH_2の影響によるforsteriteの分解反応2011

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      第52回高圧討論会
    • 発表場所
      沖縄沖縄キリスト教学院
    • 年月日
      2011-11-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Reaction of H_2 to crystal structure of olivine under pressure2011

    • 著者名/発表者名
      Ayako Shinozaki
    • 学会等名
      GL-GRC inter-institutional science symposium
    • 発表場所
      Washington, America
    • 年月日
      2011-09-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] マントル条件下におけるメタンの分子重合とolivineへの影響2011

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • 発表場所
      千葉、幕張
    • 年月日
      2011-05-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 上部マントルにおける水素とolivineの反応2011

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • 発表場所
      千葉、幕張
    • 年月日
      2011-05-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Formation o」hydrocarbons and graphite by polymerization of methane molecules under the Earth' s mantle conditions2010

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      2010 TANDEM Symposium
    • 発表場所
      中国武漢
    • 年月日
      2010-11-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] マントル条件下における水素分子とolivineとの反応2010

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      第51回高圧討論会
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2010-10-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] incorporation of hydrogen molecules into olivine and hydrogen reservoir in the upper mantle2010

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      The 3rd Yong Scientist Association (YESA) workshop
    • 発表場所
      愛媛県松山市
    • 年月日
      2010-09-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] マントル条件下における水素分子とolivineとの反応2010

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2010年大会
    • 発表場所
      千葉県幕張
    • 年月日
      2010-05-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Polymerization of methane molecules and release of hydrogen under the Earth's mantle conditions.2009

    • 著者名/発表者名
      Ayako Shinozaki
    • 学会等名
      International conference on High pressure science and technology, Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
    • 発表場所
      東京お台場
    • 年月日
      2009-07-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Polymerization of methane molecule and reaction between released hydrogen and olivine in the Earth's mantle2009

    • 著者名/発表者名
      Ayako Shinozaki
    • 学会等名
      GRC-BGI Workshop on Deep Earth Mineralogy
    • 発表場所
      ドイツバイロイト
    • 年月日
      2009-06-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] マントル条件下におけるメルンの分子重合と解離水素のカンラン石への影響2009

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2009大会
    • 発表場所
      千葉幕張
    • 年月日
      2009-05-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2024-03-26  

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