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高温高圧下における下部マントル鉱物の熱拡散率測定

研究課題

研究課題/領域番号 12J09119
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

今田 沙織  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード格子熱拡散率 / 格子熱伝導率 / 核マントル境界熱流量 / ダイヤモンドアンビルセル / 内核年齢
研究実績の概要

現在の地表における熱流量は約46 TWであると見積もられている。しかし、地球深部における熱の内訳を観測から明らかにすることは非常に難しい。特に核からマントルに放出される熱流量は地球のダイナミクス、地球の熱進化を議論する上で非常に重要である。マントル底部は熱伝導による熱輸送が卓越する熱境界層であるため、外核からマントルへの熱流量は温度勾配と構成鉱物の熱伝導率の積で表すことが出来る。先行研究による最下部マントルの熱伝導率の見積もりは3-30 W/m/Kと大きな幅があり、地球科学的な議論に耐えうるものではなかった。そこで本研究ではダイヤモンドアンビルによる高圧発生とサーモリフレクタンス法による熱拡散率測定を組み合わせることで高圧下における下部マントル構成鉱物の熱伝導率決定を行った。サーモリフレクタンス法はサンプル表面にスパッタした金属の反射率が表面温度の変化に比例して変化する現象を応用した測定法である。本年度は外部抵抗加熱式ダイヤモンドアンビルセルを用いた高温下におけるマントル鉱物の熱拡散率に向け、より高温下まで測定を拡張し、温度依存性を解明することを試みた。昨年度、高圧印加資料の周辺に設置したヒーターは大気圧下に置かれていた。本年度、試料室周辺を真空にする真空チャンバの導入を行うことで、予察的ではあるが、1300 ℃の高温発生に成功した。また、最下部マントルの70 vol%を占める主要鉱物であるMgペロフスカイトは下部マントル温度圧力条件において、鉄、アルミニウムが少量固溶することが知られている。そこで、マルチアンビル高圧発生装置で鉄とアルミニウムを含んだMgペロフスカイトを合成し、熱拡散率測定を開始した。これまで熱拡散時間測定時の反射材として用いていたプラチナは試料中の鉄と反応してしまうため、反射材として金を用い、それに伴い温度測定用レーザーの波長を532 nmに変更した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Measurements of lattice thermal conductivity of MgO to core-mantle boundary pressures2014

    • 著者名/発表者名
      Saori Imada, Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose, Hideto Yoshida, Hiroko Nagahara
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 41 号: 13 ページ: 4542-4547

    • DOI

      10.1002/2014gl060423

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Liquid iron-sulfur alloys at outer core conditions by first-principles calculations2014

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Umemoto, Kei Hirose, Saori Imada, Yoichi Nakajima, Tetsuya Komabayashi, Satoshi Tsutsui, Alfred Q.R. Baron
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 41 号: 19 ページ: 6712-6717

    • DOI

      10.1002/2014gl061233

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Compression of Na0.4Mg0.6Al1.6Si0.4O4 NAL and Ca-ferrite-type phases2012

    • 著者名/発表者名
      Saori Imada; Kei Hirose; Tetsuya Komabayashi; Toshihiro Suzuki; Yasuo Ohishi
    • 雑誌名

      Physics and Chemistry of Minerals

      巻: 39 号: 7 ページ: 525-530

    • DOI

      10.1007/s00269-012-0508-x

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Sound velocity measurements of liquid Fe-Ni-S alloy at high pressure and temperature via inelastic X-ray scattering2014

    • 著者名/発表者名
      今田 沙織
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sound velocity of liquid Fe-Ni-S alloy at high pressure and temperature via Inelastic X-ray scattering2013

    • 著者名/発表者名
      Saori Imada
    • 学会等名
      the AGU Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone center San Francisco, California, USA
    • 年月日
      2013-12-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Lattice thermal conductivity of MgO periclase at high pressur2012

    • 著者名/発表者名
      Saori Imada
    • 学会等名
      the AGU Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone centerSan Francisco, California, USA
    • 年月日
      2012-12-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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