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新しい含水高圧相Phase Hの安定性と下部マントル領域での水の挙動

研究課題

研究課題/領域番号 15H05469
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
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, 講師 (10584120)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
キーワード含水鉱物 / 地球深部水 / マルチアンビル装置 / 高圧実験 / ダイヤモンドアンビルセル / 下部マントル / 地球・惑星内部構造 / マントル / 核 / 水素 / 高圧 / 中心核 / 含水相 / 高温高圧実験 / 焼結ダイヤモンドアンビル / 沈み込むプレート / 相転移 / 高温高圧
研究成果の概要

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運ばれる。したがって、含水鉱物が脱水分解せずに存在できる温度圧力条件を知ることは、高温高圧下の地球内部の水の循環機構を知るための重要な手掛かりとなる。本研究課題において、放射光X線および高圧発生装置を用いた実験と、量子力学に基づいた数値計算により、超高圧下で脱水分解しない新しい含水鉱物が複数発見された。研究結果によると、水は地表からマントルと地球中心核の境界付近の 2,900km程度の深さまで運ばれる可能性があり、この領域における水の挙動の研究が必要とされる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究結果は、含水鉱物が地球マントルの深部環境で分解するという従来の学説を覆す発見であり、いまだに解明されていない地球深部における水の循環を明らかにするための新たな知見となると期待される。本研究結果によると、水は地表からマントルと地球中心核の境界付近の 2,900km程度の深さまで運ばれる可能性がり、この領域で水がどのようなふるまいをするかが盛んに研究され始めている。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 5件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Thermal equation of state of MgSiO4H2 phase H determined by in situ X-ray diffraction and a multianvil apparatus2018

    • 著者名/発表者名
      Nishi, M., Tsuchiya, J., Arimoto, T., Kakizawa, S., Kunimoto, T., Tange, Y., Higo, Y. and Irifune, T.
    • 雑誌名

      Physics and Chemistry of Minerals

      巻: 45(10) 号: 10 ページ: 995-1001

    • DOI

      10.1007/s00269-018-0980-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-pressure phase relation of KREEP basalts: A clue for finding the lost Hadean crust?2018

    • 著者名/発表者名
      Greaux S., Nishi M., Tateno S., Kuwayama Y., Hirao N,, Kawai K., Maruyama S., Irifune T.
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 274 ページ: 184-194

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2017.12.004

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-pressure phase transitions of anorthosite crust in the Earth’s deep mantle2017

    • 著者名/発表者名
      Nishi M., Greaux S., Tateno S., Kuwayama Y., Kawai K., Irifune T., Maruyama S.
    • 雑誌名

      Geoscience Frontiers

      巻: in press 号: 6 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1016/j.gsf.2017.10.002

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The pyrite-type high-pressure form of FeOOH2017

    • 著者名/発表者名
      Nishi Masayuki、Kuwayama Yasuhiro、Tsuchiya Jun、Tsuchiya Taku
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 547 号: 7662 ページ: 205-208

    • DOI

      10.1038/nature22823

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase Relations in the System MgSiO3‐Al2O3 up to 2300 K at Lower Mantle Pressures2017

    • 著者名/発表者名
      Zhaodong Liu, Masayuki Nishi, Takayuki Ishii, Hongzhan Fei, Nobuyoshi Miyajima, Tiziana Boffa Ballaran, Hiroaki Ohfuji, Takeshi Sakai, Lin Wang, Svyatoslav Shcheka, Takeshi Arimoto, Yoshinori Tange, Yuji Higo, Tetsuo Irifune, Tomoo Katsura
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 122 号: 10 ページ: 7775-7788

    • DOI

      10.1002/2017jb014579

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Melting temperatures of MgO under high pressure by micro-texture analysis2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, H. Ohfuji, M. Nishi, T. Irifune
    • 雑誌名

      Nature communications

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The pyrite-type high-pressure form of FeOOH2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nishi, Y. Kuwayama, J. Tsuchiya, T. Tsuchiya
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Growth kinetics of forsterite reaction rims at high-pressure2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishihara, G. Maruyama, M. Nishi
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 257 ページ: 220-229

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2016.06.008

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Partition of al between phase D and phase H at high pressure: Results from a simultaneous structure refinement of the two phases coexisting in an unique grain2015

    • 著者名/発表者名
      L. Bindi, M. Nishi, and T. Irifune
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 100(7) 号: 7 ページ: 1637-1640

    • DOI

      10.2138/am-2015-5327

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase transitions of serpentine in the lower mantle2015

    • 著者名/発表者名
      Nishi, N., T. Irifune, S. Greaux, Y. Tange, and Y. Higo
    • 雑誌名

      Phys. Earth Planet. Inter.

      巻: 245 ページ: 52-58

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2015.05.007

    • NAID

      130007617602

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Thermal equations of state of MgSiO4H2 phase H up to 63 GPa determined by in situ X-ray diffraction measurement in a multianvil apparatus2018

    • 著者名/発表者名
      西真之、土屋旬、有本岳史、柿澤翔、國本健広、丹下慶範、肥後祐司、入舩徹男
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地球惑星深部における水酸化物の高圧相転移2018

    • 著者名/発表者名
      西真之,桑山靖弘,土屋旬,丹下慶範,入舩徹男
    • 学会等名
      第59回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Thermal equations of state of MgSiO4H2 phase H2018

    • 著者名/発表者名
      Nishi, M., Tsuchiya, J., Arimoto, T., Kakizawa, S., Kunimoto, T., Tange, Y., Higo Y., Irifune, T.
    • 学会等名
      Interaction and Coevolution of the Core and Mantle Toward Integrated Deep Earth Science, International Symposium FY2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-pressure phase transitions in AlOOH and FeOOH2017

    • 著者名/発表者名
      Nishi, M., Kuwayama, Y., Tsuchiya, J., Tsuchiya, T. and Irifune, T.
    • 学会等名
      High-Pressure Mineral Physics Seminar (HPMPS-9)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The high-pressure phase transitions of hydroxides2017

    • 著者名/発表者名
      Nishi, M., Kuwayama, Y., Tsuchiya, J., Tsuchiya, T. and Irifune, T.
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] First principles investigation of the high-pressure behavior of the FeOOH-AlOOH-phase H (MgSiO4H2) system2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya, J., Thompson, E. C., Tsuchiya, T., Nishi, M. and Kuwayama, Y.
    • 学会等名
      Association of Geodesy and the International Association of Seismology and Physics of the Earth's Interior, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] First principles investigation of high pressure behavior of FeOOH-AlOOH-phase H (MgSiO4H2) system2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya, J., Thompson, E. C., Tsuchiya, T., Nishi, M. and Kuwayama, Y
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マントル遷移層の非平衡鉱物構成2017

    • 著者名/発表者名
      西真之,入舩徹男
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Experimental investigation of high-pressure phase transitions in AlOOH and FeOOH2017

    • 著者名/発表者名
      西真之,桑山靖弘,土屋旬,土屋卓久
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合会大会, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] In-situ X-ray diffraction studies of hydrous phases up to ~50 GPa2016

    • 著者名/発表者名
      西真之,入舩徹男, 土屋旬, 有本岳史, 柿澤翔, 丹下慶範
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場・千葉県・千葉市
    • 年月日
      2016-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The stability of Al,Fe-bearing phase H and a new pyrite-type hydroxide at high pressures2015

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nishi, Yasuhiro Kuwayama, Jun Tsuchiya, Tetsuo Irifune
    • 学会等名
      AGU fall meeting 2015
    • 発表場所
      サンフランシスコ(米国)
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高温高圧条件下におけるAlOOHのパイライト構造への相転移2015

    • 著者名/発表者名
      西真之,桑山靖弘,土屋旬
    • 学会等名
      第56回高圧討論会
    • 発表場所
      JMSアステールプラザ(広島県・広島市)
    • 年月日
      2015-11-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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