高温高圧下での固体鉄合金の弾性波速度・密度測定からの横波を主体とした地球核の探求

• 研究課題/領域番号: 15K17784
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 柴崎 裕樹 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (10730830)
• 研究協力者: 西田 圭祐 東京大学, 大学院理学系研究科, 助教 (40530887)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 高温高圧 / 惑星中心核 / 鉄 / 弾性波速度 / 地球惑星内部 / 超音波法 / 金属物性 / 地球惑星内部構造

研究成果の概要

本研究では、地球惑星核を構成する物質の解明を目的に、核の主要構成物質である固体鉄の弾性波速度及び密度測定を高温高圧下で行った。従来、弾性波速度の密度依存性は、温度に依存せず線形であると経験的に考えられてきたが、本研究によって、温度上昇と共に線形関係から低速度側に逸脱することが定量的に分かった。本研究結果は、今後観測予定である火星の地震波データと比較することで、地球のみならず、火星核の組成解明にも繋がると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Pressure-induced structural change in MgSiO3 glass at pressures near the Earth’s core-mantle boundary (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Kono, Yuki Shibazaki, Curtis Kenney-Benson, Yanbin Wang, Guoyin Shen
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 115 号: 8 ページ: 1742-1747
  • DOI: 10.1073/pnas.1716748115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The stability of anhydrous phase B, Mg14Si5O24, at mantle transition zone conditions. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuan, L., Ohtani, E., Shibazaki, Y., Ozawa, S., Jin, Z., Suzuki, A., Frost, D.
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals, 巻: 43 号: 6 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1007/s00269-017-0939-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stability field of phase Egg, AlSiO₃OH at high pressure and high temperature: possible water reservoir in mantle transition zone (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Fukuyama, E. Ohtani, Y. Shibazaki, H. Kagi, and A. Suzuki
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 112 号: 1 ページ: 31-35
  • DOI: 10.2465/jmps.160719e
  • NAID: 130005461018
  • ISSN: 1345-6296, 1349-3825
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of Hydrogen on the Melting Temperature of Fe–FeS System at High Pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shibazaki, Vincenzo Stagno, Yingwei Fei, Yuji Higo
  • 雑誌名: SPring-8/SACLA利用研究成果集 巻: 4 号: 2 ページ: 181-184
  • DOI: 10.18957/rr.4.2.181
  • NAID: 130007969336
  • ISSN: 2187-6886
  • 年月日: 2016-07-25
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Thermal equation of state of hcp‐iron: Constraint on the density deficit of Earth's solid inner core (2016)
  • 著者名/発表者名: Yingwei Fei, Caitlin Murphy, Yuki Shibazaki, Anat Shahar, Haijun Huang
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 43 号: 13 ページ: 6837-6843
  • DOI: 10.1002/2016gl069456
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Towards a consensus on the pressure and composition dependence of sound velocity in the liquid Fe-S system (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Nishida, A. Suzuki, H. Terasaki, Y. Shibazaki, Y. Higo, S. Kuwabara, Y. Shimoyama, M. Sakurai, M. Ushioda, E. Takahashi, T. Kikegawa, D. Wakabayashi, and N. Funamori
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 257 ページ: 230-239
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2016.06.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Compressional and shear wave velocities for polycrystalline bcc-Fe up to 6.3 GPa and 800 K (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibazaki, K. Nishida, Y. Higo, M Igarashi, M. Tahara, T. Sakamaki, H. Terasaki, Y. Shimoyama, S. Kuwabara, Y. Takubo, E. Ohtani
  • 雑誌名: American mineralogist 巻: 101 号: 5 ページ: 1150-1160
  • DOI: 10.2138/am-2016-5545
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ultrahigh-pressure polyamorphism in GeO2 glass with coordination number > 6 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Kono, Curtis Kenney-Benson, Daijo Ikuta, Yuki Shibazaki, Yanbin Wang, Guoyin Shen
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 113 号: 13 ページ: 3436-3441
  • DOI: 10.1073/pnas.1524304113
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sound velocity and elastic properties of Fe-Ni and Fe-Ni-C liquids at high pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Soma Kuwabara, Hidenori Terasaki, Keisuke Nishida, Yuta Shimoyama, Yusaku Takubo, Yuji Higo, Yuki Shibazaki, Satoru Urakawa, Kentaro Uesugi, Akihisa Takeuchi, Tadashi Kondo
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 43 号: 3 ページ: 229-236
  • DOI: 10.1007/s00269-015-0789-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Microscopic structural change in a liquid Fe-C alloy of ~5 GPa (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shibazaki, Yoshio Kono, Yingwei Fei
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 42 号: 13 ページ: 5236-5242
  • DOI: 10.1002/2015gl064271
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray imaging for studying behavior of liquids at high pressures and high temperatures using Paris-Edinburgh press (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Kono, Curtis Kenney-Benson, Yuki Shibazaki, Changyong Park, Yanbin Wang, Guoyin Shen
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 86 号: 7 ページ: 0722071-8
  • DOI: 10.1063/1.4927227
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-pressure viscosity of liquid Fe and FeS revisited by falling sphere viscometry using ultrafast X-ray imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Kono, Curtis Kenney-Benson, Yuki Shibazaki, Changyong Park, Guoyin Shen, Yanbin Wang
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 241 ページ: 57-64
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2015.02.006
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 高圧下における液体鉄系合金の局所構造測定とその軽元素依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴﨑裕樹，河野義生
  • 学会等名: 第58回高圧討論会
• [学会発表] Structure measurement of liquid Fe-Si alloys at high pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shibazaki, Yoshio Kono
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2016
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] fcc-Feの弾性波速度に対する水素の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柴﨑裕樹，西田圭佑, 戸邉宙, 阿部涼太, 鈴木昭夫, 寺﨑英紀, 下山裕太, 黒川冬華, 肥後祐司, 亀卦川卓美
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 茨城県つくば市 筑波大学大学会館
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] Melting relation in the Fe-S-Si system at 10 GPa: Implications for Mercury's core (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiromu Tobe, Akio Suzuki, Yuki Shibazaki, Tatsuya Sakamaki, Eiji Ohtani
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrogen solubility into Fe-alloys under high pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Terasaki, Yuki Shibazaki, Yuji Higo
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2016
  • 発表場所: 千葉県千葉市 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The stability of Topaz-OH II in the mantle transition zone (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe Ryota, Akio Suzuki, Yuki Shibazaki, Shin Ozawa, Itaru Ohira, Eiji Ohtani
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2016
  • 発表場所: 千葉県千葉市 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] 超音波法による鉄水素化物の弾性波速度測定（を目指して） (2016)
  • 著者名/発表者名: 柴崎裕樹、西田圭佑、肥後祐司、鈴木昭夫
  • 学会等名: 第３回PRIUSシンポジウム
  • 発表場所: 愛媛県松山市 愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター
  • 年月日: 2016-02-23
• [学会発表] 超音波法を用いた高温高圧下での固体鉄の弾性波速度・密度測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴崎裕樹、西田圭佑、肥後祐司、五十嵐愛子、田原政紀、坂巻竜也、寺﨑英紀、下山裕太、田窪勇作、桑原壮馬、大谷栄治
  • 学会等名: 第５６回高圧討論会
  • 発表場所: 広島県広島市 JMSアステールプラザ
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] Sound velocity measurements of solid iron under high pressure and high temperature using an ultrasonic method (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shibazaki, Keisuke Nishida, Yuji Higo, Mako Igarashi, Masaki Tahara, Tatsuya Sakamaki, Hidenori Terasaki, Yuta Shimoyama, Soma Kuwabara, Yusaku Takubo, Eiji Ohtani
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 発表場所: 千葉県千葉市 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24
  • 国際学会