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相転移カイネティクスとダイヤモンド包有物に基づく地球深部の鉱物構成の解明

研究課題

研究課題/領域番号 11J08170
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

西 真之  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2013年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2012年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2011年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード粒界拡散 / 核形成 / 下部マントル / ガーネット / Mg-perovskite / 反応縁 / 高圧実験 / 相転移カイネティクス / 拡散 / ペロブスカイト / マントル対流
研究概要

(研究1)鉱物の原子拡散速度は地球内部の流動特性や元素移動特性に影響する。昨年度から今年度にかけて、マントル構成鉱物の非平衡性や流動特性を理解することを目的として、MgOとSio_2結晶間の拡散律速反応であるMgSi03 perovskiteの反応縁成長速度を実験によりを明らかにした。24-50GPa, 1650-2100℃, 15-1500分の条件下で、計10回の実験を行った。回収試料の組織観察から、すべての実験条件でMgOとSiO_2の反応に伴うperovskite反応縁が確認された。また、得られた反応縁成長カイネティクスから、MgO成分の粒界拡散係数を、粒成長の効果を考慮して計算した。この結果から、下部マントル領域での鉱物の粒界拡散特性の議論が可能となった。
(研究2)地球内部に存在する水は、相転移カイネティクスや岩石の流動特性に強く影響する。地球表層環境を構成する水は、地表の岩石との反応により含水鉱物を作り、プレートの沈み込みとともにマントル内に持ち込まれる。そのため含水鉱物の安定領域を知ることは、地球内部の水の循環機構とその規模を知るための重要な手掛かりとなる。今回、マルチアンビル型高圧発生装置と、焼結ダイヤモンドアンビル、貴金属製の試料容器を用いた超高圧下での含水実験技術を開発し、下部マントルにおける含水鉱物の相関係を研究した。その結果1200kmの深さを超えて、下部マントル深くまで存在できうる含水ケイ酸鉱物(Phase H)を新しく発見し、phase Hによる、地球表層から地球中心核(コア)までの大規模な水の循環の可能性を示した。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Growth kinetics of MgSiO_3 perovskite reaction rim between stishovite and periclase up to 50 GPa and its implication for grain boundary diffusivity in the lower mantle2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nishi, Y. Nishihara, T. Irifune
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 377-378 ページ: 191-198

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Slow Si-Al interdiffusion in garnet and stagnation of jubducting slabs2013

    • 著者名/発表者名
      Nishi, et al.
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 361 ページ: 44-49

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2012.11.022

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intracrystalline nucleation during the post-garnet transformation under large overpressure conditions in deep subducting slabs2012

    • 著者名/発表者名
      Nishi, et al.
    • 雑誌名

      Geophysical research letters

      巻: 39 号: 23

    • DOI

      10.1029/2012gl053915

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exsolution kinetics of majoritic garnet from clinopyroxene in subducting oceanic crust2011

    • 著者名/発表者名
      Nishi, et al
    • 雑誌名

      Phys.Earth Plane.Inter.

      巻: 189 号: 1-2 ページ: 47-55

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2011.07.002

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of iron content on electrical conductivity of ferro-periclase with implications for the spin transition pressure2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshino, et al
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res.

      巻: 116 号: B4

    • DOI

      10.1029/2010jb007801

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Back transformation kinetics of majoritic garnet and implication for ascending rate of diamond2011

    • 著者名/発表者名
      Nishi, et al
    • 雑誌名

      SPring-8 Research Frontiers 2010

      ページ: 114-115

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] MgSiO3ペロブスカイトの反応帯成長速度2013

    • 著者名/発表者名
      西真之 , 西原遊, 入舩徹男
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2013年度大会
    • 発表場所
      千葉県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Growth kinetics of MgSiO3 perovskite reaction rim between stishovite and periclase2013

    • 著者名/発表者名
      Nishi, et al.
    • 学会等名
      GCOE-TANDEM International Symposium 2013
    • 発表場所
      愛媛
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Intracrystalline nucleation of post-garnet transform ation in deep subdueting plate2012

    • 著者名/発表者名
      Nishi, et al.
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2012年度大会
    • 発表場所
      千葉県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Growth kinetics of MgSiO3 perovskite reaction rim up to 50 GPa2012

    • 著者名/発表者名
      西真之、他
    • 学会等名
      第53回高圧討論会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Garnet中のSi-Al相互拡散と沈み込むスラブの密度進化2011

    • 著者名/発表者名
      西真之, 等
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      茨城
    • 年月日
      2011-09-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] メージャライトガーネット中のSi-Al相互拡散2011

    • 著者名/発表者名
      西真之, 等
    • 学会等名
      日本地球惑星連合2011年度大会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2011-05-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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