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高圧X線トモグラフィーを活用した高圧下のマグマ研究の推進

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0093
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
研究機関愛媛大学

研究代表者

河野 義生  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (20452683)

研究分担者 近藤 望  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 特定研究員 (70824275)
桑原 秀治  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (50505394)
大平 格  学習院大学, 理学部, 助教 (90873159)
研究期間 (年度) 2019-10-07 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードマグマ / X線トモグラフィー / 高圧 / 弾性波速度 / メルト構造 / メルト
研究開始時の研究の概要

地球内部のマグマ過程を理解する上で、高圧下におけるメルトの物性とメルトが岩石中にどのような形で存在するかを理解することは重要である。本研究では、高圧プレス実験と組み合わせたX線トモグラフィー測定を備えるアメリカの放射光X線施設APSにおいて、高圧X線トモグラフィーを活用した高圧下のマグマ研究を推進する。海外共同研究者が持つ高圧X線トモグラフィー実験技術と研究代表者が持つ先端的な高圧高温実験技術を組み合わせることにより、高圧下におけるメルト・ガラスの密度変化と圧縮曲線の研究、高圧下における岩石中のメルトの3次元分布構造の変化とそれに伴う弾性波速度変化の研究を行う。

研究成果の概要

本研究では、アメリカの放射光X線施設Advanced Photon Sourceにおける3次元X線トモグラフィー測定、ガラスの動径分布関数測定と、日本のSPring-8における高圧下弾性波速度測定を用いた国際共同研究を行った。X線トモグラフィー測定により測定したかんらん岩中におけるメルトの形状・分布と、弾性波速度測定結果を組み合わせることにより、メルトが岩石の弾性波速度に与える影響を決定することに成功した。この成果は、地球内部もしくはその他星内部の地震波速度観測から、マグマの存在・分布を理解する上で重要な知識となると考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

地球内部の高圧下におけるマグマの物理的性質と、さらにマグマがどのように岩石中に存在するかを理解することは、地球内部におけるマグマの状態・挙動を理解するという学術的意義だけでなく、マグマの上昇により引き起こされる火山噴火現象などの社会的課題の物質科学的理解のためにも重要である。本研究では、アメリカの放射光X線施設Advanced Photon Sourceの研究者と国際共同研究を推進することにより、(1)岩石中のメルトの形状・分布とそれが地震波速度へ与える影響の研究と、(2)高圧下におけるマグマの圧縮挙動についての研究、を行った。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Advanced Photon Source(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] シカゴ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Advanced Photon Source(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Experimental evidence of tetrahedral symmetry breaking in SiO2 glass under pressure2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Kono, K. Ohara, N. Kondo, H. Yamada, S. Hiroi, F. Noritake, K. Nitta, O. Sekizawa, Y. Higo, Y. Tange, H. Yumoto, T. Koyama, H. Yamazaki, Y. Senba, H. Ohashi, S. Goto, I. Inoue, Y. Hayashi, K. Tamasaku, T. Osaka, J. Yamada, M. Yabashi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 2292-2292

    • DOI

      10.1038/s41467-022-30028-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高圧環境下その場におけるガラスの構造・物性研究2022

    • 著者名/発表者名
      河野義生,佐藤友子
    • 雑誌名

      放射光

      巻: 35 ページ: 285-294

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高圧下におけるSiO2ガラスの四面体構造変化のその場測定2022

    • 著者名/発表者名
      河野義生
    • 雑誌名

      Spring-8/SACLA利用者情報

      巻: 27 ページ: 294-299

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Continuous measurement of ultrasonic elastic wave velocities, X-ray radiography and X-ray diffraction of Zr50Cu40Al10 metallic glass at high pressure and high temperature conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Kono Yoshio、Higo Yuji、Greaux Steeve、Shibazaki Yuki、Yamada Rui、Kuwahara Hideharu、Kondo Nozomi
    • 雑誌名

      High Pressure Research

      巻: 41 号: 3 ページ: 219-232

    • DOI

      10.1080/08957959.2021.1941000

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural Evolution of SiO2 Glass with Si Coordination Number Greater than 62020

    • 著者名/発表者名
      Kono Yoshio、Shu Yu、Kenney-Benson Curtis、Wang Yanbin、Shen Guoyin
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 125 号: 20 ページ: 205701-205701

    • DOI

      10.1103/physrevlett.125.205701

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] SiO2 ガラスにおける四面体構造の変化の高圧下その場放射光X 線測定2022

    • 著者名/発表者名
      河野義生,尾原幸治,近藤望,山田大貴,廣井慧,則竹史哉,新田清文,関澤央輝,肥後祐司,丹下慶範,湯本博勝,小山貴久,山崎裕史,仙波泰徳,大橋治彦,後藤俊治,井上伊知郎,林雄二郎,玉作賢治,大坂泰斗,山田純平,矢橋牧名
    • 学会等名
      第63回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] MgSiO3ガラスとCaSiO3ガラスの異なる高圧構造変化2022

    • 著者名/発表者名
      近藤望、河野義生、大平格、Rostislay Hrubiak, 尾原幸治、新田清文、関沢央輝
    • 学会等名
      地球化学会2022年度年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Structural study of silica-free calcium aluminate glass at high-pressures using the synchrotron X-ray facilities2022

    • 著者名/発表者名
      I. Ohira, Y. Kono, S. Greaux, N. M. Kondo, R. Hrubiak, and Y. Higo
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Structure measurement of silicate and oxide glasses under ultrahigh pressure conditions to >100 GPa2021

    • 著者名/発表者名
      Kono, Y., Ohira, I., Shu, Y., Wang, Y., Shen, G.
    • 学会等名
      10th Asian Conference on High Pressure Research
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高温高圧下における液体・非晶質物質のPDF解析2021

    • 著者名/発表者名
      河野義生
    • 学会等名
      SPring-8シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 圧力最大120GPaにおけるSiO2ガラスの超高圧構造変化2021

    • 著者名/発表者名
      河野義生,SHU Yu,KENNEY-BENSON Curtis,WANG Yanbin,SHEN Guoyin
    • 学会等名
      第62回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] MgSiO3ガラスとCaSiO3ガラスの高圧構造変化2021

    • 著者名/発表者名
      近藤望,河野義生,大平格,HRUBIAK Ross,尾原幸治,新田清文,関澤央輝
    • 学会等名
      第62回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 高圧下におけるSiO2-Al2O3ガラスの構造と弾性波速度2021

    • 著者名/発表者名
      大平格,河野義生,GREAUX Steeve,近藤望,桑原秀治,SHEN Guoyin
    • 学会等名
      第62回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] X-ray Research with PE press2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Kono
    • 学会等名
      Workshop 'Compact Synchrotron Sources and New X-ray Science Opportunities'
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X-ray diffraction measurements on aluminosilicate glasses at ultrahigh-pressure conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Itaru Ohira
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union - American Geophysical Union Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-10-10   更新日: 2024-01-30  

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