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有機堆積物による地球表層から深部への新たな窒素の供給メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 16K17839
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 地球宇宙化学
研究機関北海道大学

研究代表者

篠崎 彩子  北海道大学, 理学研究院, 助教 (80570506)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード沈み込み帯 / 窒素 / 芳香族化合物 / 高温高圧実験 / ダイヤモンドアンビル / ピストンシリンダー / GC/MS / 高温高圧 / ダイヤモンドアンビルセル / 固体NMR / 質量分析
研究成果の概要

窒素は大気の主要組成であり、地球内部にも存在するが、全地球規模での窒素循環は明らかでない。本研究では、堆積物有機物をリザ―バーとした地球表層から地球深部への窒素の沈み込みに着目し、沈み込むスラブの温度圧力条件を模擬した高温高圧実験を行った。有機物堆積物のモデル物質として複数の芳香族化合物を用いて、窒素の結合状態の違いによる高分子化メカニズムと窒素の挙動の変化を評価した。窒素が芳香環内に独立して存在する場合は、深さ50km程度の温度圧力条件でN/C比がほとんど変化しないまま高分子化することを明らかにし、地球深部への窒素のリザ―バーとなりうることを提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では全地球規模での窒素の循環を明らかにするため、地上から地球の内部にどのような形で窒素が運搬されるかを解明することを目的として沈み込み帯の温度圧力条件を再現した実験を行った。窒素を運搬するリザ―バーとして堆積物中の有機物に着目し芳香族化合物をモデル物質とした実験を進めた、窒素が芳香環に単独で取り込まれている場合には、温度、圧力の上昇に伴って高分子化が起きるが窒素の含有率はほとんど変わらなかったことから

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Carnegie Institution of Washington(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure-induced irreversible amorphization of naphthalene and nitrogen-containing heteroaromatic compounds at room temperature2020

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki Ayako、Nagai Takaya、Kagi Hiroyuki、Nakano Satoshi
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 739 ページ: 136921-136921

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2019.136921

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decomposition and oligomerization of 2,3-naphthyridine under high- pressure and high-temperature conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki Ayako , Mimura Koichi , Nishida Tamihito
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-019-43868-2

    • 関連する報告書
      2019 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] Reaction between forsterite and nitrogen fluid at high pressure and high temperature.2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kagi, T. Kubo, A. Shinozaki, T. Okada, H. Ohfuji, A. Nakao
    • 雑誌名

      Geochemistry International

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Behavior of intermolecular interactions in α-glycine under high pressure2018

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki, Ayako Komatsu, Kazuki Kagi, Hiroyuki Fujimoto, Chikako Machida, Shinichi Sano-Furukawa, Asami Hattori, Takanori
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 148 号: 4 ページ: 044507-044507

    • DOI

      10.1063/1.5009980

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of amorphous hydrogenated carbon from compression of benzene2017

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki Ayako、Kagi Hiroyuki、Mimura Koichi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 950 ページ: 042057-042057

    • DOI

      10.1088/1742-6596/950/4/042057

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-induced freeze concentratio of alanine aqueous solution as a novel field of chemical reaction2016

    • 著者名/発表者名
      Takahashi S., Kagi H., Fujimoto C., Shinozaki A., Gotou H., Nishida T. and Mimura K.
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 号: 3 ページ: 334-337

    • DOI

      10.1246/cl.160992

    • NAID

      130005436526

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability and partial oligomerization of naphthalene under high pressure at room temperature2016

    • 著者名/発表者名
      A. Shinozaki, K. Mimura, T. Nishida, T. Inoue, S. Nakano, and H. Kagi
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 662 ページ: 263-267

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2016.09.042

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 地球深部・氷天体深部での炭素、水素、窒素関連物質の振る舞い2019

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2019年年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 沈み込み帯における窒素リザーバーとしての芳香族化合物2019

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      2019年度日本地球化学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高温高圧下における窒素含有芳香族化合物の重合反応2019

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子
    • 学会等名
      第60回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Behavior of nitrogen contained in aromatic compound under high-pressure and high-temperature conditions under deep interior of the Earth2018

    • 著者名/発表者名
      篠崎 彩子
    • 学会等名
      日本惑星科学連合大会2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 沈み込み帯の温度圧力条件における芳香族化合物中の窒素の挙動2018

    • 著者名/発表者名
      篠崎 彩子
    • 学会等名
      2018年度日本地球化学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 沈み込み帯の温度圧力条件における窒素を含む芳香族化合物の相変化と化学反応2018

    • 著者名/発表者名
      篠崎 彩子
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2018年年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温高圧下における芳香族化合物の化学反応と窒素の挙動2018

    • 著者名/発表者名
      篠崎 彩子
    • 学会等名
      第59回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Behavior of nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound at high-pressure and high-temperature conditions of shallow subduction zone.2018

    • 著者名/発表者名
      篠崎 彩子
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] αグリシンの結晶構造2017

    • 著者名/発表者名
      篠崎 彩子
    • 学会等名
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 沈み込み帯の温度、圧力条件における窒素を含む芳香族化合物の安定性と化学反応2017

    • 著者名/発表者名
      篠崎 彩子
    • 学会等名
      2017年度日本地球化学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温高圧下における窒素含有芳香族化合物の化学反応2017

    • 著者名/発表者名
      篠崎 彩子
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 中性子回折実験によるグリシンの圧力に伴う水素結合の変化の観察2016

    • 著者名/発表者名
      篠崎 彩子
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ピストンシリンダー型高温高圧発生装置による沈み込み帯での芳香族化合物の安定性と化学反応の検討2016

    • 著者名/発表者名
      篠崎 彩子
    • 学会等名
      2016年度日本地球化学会年会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府堺市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of pressure on chemical reaction of napltahene2016

    • 著者名/発表者名
      Ayako Shinozaki
    • 学会等名
      Goldschmidt2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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