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地球の初期進化と下部マントルの構成に関する実験的研究

研究課題

研究課題/領域番号 17204048
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関岡山大学

研究代表者

伊藤 英司  岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (00033259)

研究分担者 桂 智男  岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (40260666)
米田 明  岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (10262841)
神崎 正美  岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (90234153)
薛 献宇 (薛 献宇宙)  岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (70362986)
山崎 大輔  岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
49,530千円 (直接経費: 38,100千円、間接経費: 11,430千円)
2007年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2006年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2005年度: 25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)
キーワード川井セル / 燒結ダイヤモンド / X線その場観察 / 高圧力発生 / ポストペロフスカイト転移 / 電気伝導度 / マントルの水 / 6軸高圧装置 / 川井式高圧装置 / 焼結ダイヤモンドアンビル / 超高圧力発生 / ペロフスカイト / ポストペロフスカイト / Fe_2O_3 / 圧力定点 / 単結晶育成 / 高圧含水鉱物
研究概要

放射光施設SPring-8において燒結ダイヤモンドアンビルを装着した川井セルを用いた高圧力発生実験を継続した。その結果、Andersonの金スケールにおいて室温で85GPa、1000Kでは87GPaの発生を確認した。このような高圧高温発生技術の革新のもとでMgGeO3のペロフスカイト-ポストペロフスカイト相転移境界線の決定を行った。結果はDACによる半定量的に決定された相境界線より明確に小さなdP/dT勾配とともに幾分高圧側に位置することを示した。同時に選択された圧力スケールに大きく依存することも示され、絶対圧力スケールの確立の重要性も指摘した。DAI型ガイドブロックで川井セルを圧縮する際には上下方向と水平二軸方向との不均等圧縮、ガイドブロック内での摩擦による荷重ロスが問題になる。これらの欠点を克服するためハイテクサーボ機構により独立に駆動できるジャッキを備えた6軸高圧装置を導入した。60GPa以上までの圧力校正の結果、DAI型ガイドブロックによる摩擦ロスは60GPaでは45%にのぼることが明らかになった。したがって、6軸装置は100GPa以上の圧力発生に極めて有望であることが明らかになり、放射光施設との早期の連結が切望される。
(Mg0.9Fe0.1)2SiO4組成のワズレアイトとリングウダイトの電気伝導度を無水、含水の状態でそれぞれ16GPa,2000GPa,2000Kまで測定して、それぞれの鉱物についてホッピング伝導とプロトン伝導のパラメータが決定された。これらの結果を地球電磁気学的測定から決定されたマントル遷移層の電気伝導度は無水のワズレアイトとリングウダイトのもので対応づけられることが明らかになり、マントルのこの領域が相対的に水に富むとする仮説は否定された。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (20件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (3件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Theory and Practice-Multianvil Cells and High-Pressure Experimental Methods2007

    • 著者名/発表者名
      Ito, E.
    • 雑誌名

      Treatise on Geophysics 2

      ページ: 197-230

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure dependence of electrical conductivity of (Mg, Fe) SiO3 ilmenite2007

    • 著者名/発表者名
      Katsura, T., Yokoshi, S., Et al.
    • 雑誌名

      Phys. Chem Mineral. 34

      ページ: 249-255

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dry mantle transition inferred from the conductivity of wasdsleyite and ringwoodite2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshino, T, Manthilake, G., Matsuzaki, T., and Katsura, T
    • 雑誌名

      Nature 451

      ページ: 326-329

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory and Practice-Multianvil Cells and High-Pressure Experimental Methods, Treatise on Geophysics, Mineral Physics, eds. G. Schubert, B. Romanowicz, A Dziwonski2007

    • 著者名/発表者名
      E., Ito
    • 雑誌名

      Treatise on Geophysics 2

      ページ: 197-230

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure dependence of electrical conductivitu of (Mg.Fe)SiO_3 ilmenite2007

    • 著者名/発表者名
      T., Katsura, S., Yokoshi, K., Kawabe. A., Shatskiy, M., Okube, H., Fukui, E., Ito, A., Nozawa, K., Funakoshi
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Mineral 34

      ページ: 249-255

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dry mantle transition zone inferred from the conductivity of wadsleyite and ringwoodite2007

    • 著者名/発表者名
      T., Yoshino, G., Manthilake, T., Matsuzaki, T., Katsura
    • 雑誌名

      Nature 451

      ページ: 326-329

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure dependence of electrical conductivity of (Mg, Fe) SiO3 ilmenite2007

    • 著者名/発表者名
      Katsura, T., Yokoshi, S., et. al.
    • 雑誌名

      Phys. Chem Minera1. 34

      ページ: 249-255

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dry mantle transition inferred from the conductivity of wasdsleyite and ringwoodite2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshino, T., Manthilake, G., Matsuzaki, T., and Katsura, T
    • 雑誌名

      Nature 451

      ページ: 326-329

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi Anvil Cell & High Pressure Experimental Methods2007

    • 著者名/発表者名
      E.Ito
    • 雑誌名

      Treatises on Geophysics (Elsevier) Vol.2(In press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrical conductivity of the mantle mineralogy2007

    • 著者名/発表者名
      T.Katsura
    • 雑誌名

      Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism (In press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure dependence of electrical conductivity of (Mg,Fe)SiO3 ilmenite2007

    • 著者名/発表者名
      T.Katsura
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Mineral. (In press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Alminium substitution mechanisms in perovskite-type MgSiO3 : An investigation by Rietveld analysis2007

    • 著者名/発表者名
      H.Kojitani
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Mineral (In press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Phase boundary between ilmenite and perovskite structures in MnGeO3 determined by in situ X-ray diffraction measurements2007

    • 著者名/発表者名
      D.Yamazaki
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Mineral (In press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydrous olivine unable to account for conductivity anomaly at the top of the asthenosphere2006

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshino
    • 雑誌名

      Nature 443

      ページ: 973-976

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] P-V-T equation of state of Mg_2SiO_4 perovskite and MgO periclase : Implication for lower mantle composition2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Aizawa
    • 雑誌名

      Phys.Earth Planet.Int. 155

      ページ: 87-95

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Cation order and hydrogen bonding of high-pressure phases in the Al_2O_3-SiO_2-H_2O system : An NMR and Raman study2006

    • 著者名/発表者名
      X.Xue
    • 雑誌名

      Am.Mineral. (In press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Study of primodial earth by means of high-pressure experiments.2005

    • 著者名/発表者名
      E.Ito
    • 雑誌名

      Rev.High Press.Sci.Tech. 15

      ページ: 106-111

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] High-pressure generation in the Kawai-type apparatus equipped with sintered diamond anvils : application to the wurzite-rocksalt transformation in GaN.2005

    • 著者名/発表者名
      E.Ito
    • 雑誌名

      Advances in High-Pressure Technology for Geophysical Applications

      ページ: 451-460

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Temperature dependence of the elastic moduli of ringwoodite2005

    • 著者名/発表者名
      N.Mayama
    • 雑誌名

      Phys.Earth Planet.Int. 148

      ページ: 353-359

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A new solid-liquid hybrid system for acoustic velocity measurement in the Kawai type high pressure apparatus2005

    • 著者名/発表者名
      M.Song
    • 雑誌名

      Rev.Sci.Instrum. 76

      ページ: 33906-33906

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] High pressure and high temperature experiments using sintered diamond anvils2007

    • 著者名/発表者名
      Ito E., et. al.
    • 学会等名
      7th High Pressure Mineral Physics Seminar
    • 発表場所
      宮城県松島
    • 年月日
      2007-05-09
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Seminar2007

    • 著者名/発表者名
      E., Ito, D., Yamazaki, T., Katsura, H., Hukui, T., Yoshino, S., Zhai
    • 学会等名
      7th High Pressure Mineral Physics
    • 発表場所
      Matsushima, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] High pressure and high temperature experiments using sintered diamond anvils2007

    • 著者名/発表者名
      A., Shatskiy, Y., Aizawa, S., Yokoshi, A., Nozawa, Funakoshi
    • 学会等名
      7th High Pressure Mineral Physics Seminar
    • 発表場所
      Matsushima, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より

    • URL

      http://www.misasa.okayama-u.ac.jp/~hacto/top_j.html

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考]

    • URL

      http://www.misasa.okayama-u.ac.jp/~hacto/top_j.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] トランスデューサ及びこのトランスデューサを備えた計測装置2005

    • 発明者名
      米田 明
    • 権利者名
      米田 明
    • 産業財産権番号
      2005-176856
    • 出願年月日
      2005-06-16
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

URL: 

公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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