超高圧下におけるケイ酸塩ガラスの密度と構造のその場測定

• 研究課題/領域番号: 20340116
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 船守 展正 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (70306851)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2011年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2010年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2009年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2008年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
• キーワード: 超高圧実験 / 非晶質物質 / SiO_2ガラス / SiO2ガラス / クリストバライト / ヘリウム / 大量溶解 / 偏差歪 / 残留異方性 / 高密度化 / マグマ / 非晶質相

研究概要

放射光X線を利用した超高圧実験の技術開発を行うことで、地球マントル深部に相当する100万気圧領域まで、SiO_2ガラスの密度と構造の圧力変化を明らかにした。得られた知見は、コア・マントル境界領域に滞留する重いマグマの仮説には否定的なものであった。また、SiO_2ガラスの中距離ネットワーク構造の空隙にヘリウムが大量に溶解することや、非静水圧条件下における塑性変形によりSiO_2ガラスの構造に大きな異方性が残留することなどの興味深い現象が発見された。

研究成果

• [雑誌論文] Pressure-induced structural change of intermediate-range order in poly (4-methyl- 1-pentene) melt (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Chiba, N. Funamori, K. Nakayama, Y. Ohishi, S. M. Bennington, S. Rastogi, A. Shukla, K. Tsuji, and M. Takenaka
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 85 号: 2 ページ: 21807-21807
  • DOI: 10.1103/physreve.85.021807
  • NAID: 120003874269
  • 査読あり
• [雑誌論文] Helium prevents compaction of voids in silica glass under high pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Sato
  • 雑誌名: Photon Factory Activity Report 2010 (Part A) 巻: 28 ページ: 44-45
• [雑誌論文] Compression behavior of densified SiO_2 glass (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Wakabayashi, N. Funamori, T. Sato, and T. Taniguchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 号: 14 ページ: 144103-144103
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.144103
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ x-ray diffraction study on pressure-induced structural changes in hydrous forsterite and enstatite melts (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Yamada, T. Inoue, S. Urakawa, K. Funakoshi, N. Funamori, T. Kikegawa, and T. Irifune
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett 巻: 308 号: 1-2 ページ: 115-123
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2011.05.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Helium penetrates into silica glass and reduces its compressibility (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Funamori, and T. Yagi
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: 2 号: 1 ページ: 345-345
  • DOI: 10.1038/ncomms1343
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノビームによる極高圧下における惑星科学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 雑誌名: KEK Proceedings 巻: 2011-1 ページ: 65-69
• [雑誌論文] High-pressure transformation of Si02 glass (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Sato
  • 雑誌名: Photon Factory Activity Report 2009 (Part A) 巻: 27 ページ: 44-45
• [雑誌論文] High-pressure structural transformation of SiO_2 glass up to 100 GPa (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and N. Funamori
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 82 号: 18 ページ: 184102-184102
  • DOI: 10.1103/physrevb.82.184102
• [雑誌論文] Density contrast between silicate melts and crystals in the deep mantle : An integrated view based on static-compression data (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori and T. Sato
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett 巻: 295 号: 3-4 ページ: 435-440
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2010.04.021
• [雑誌論文] High-pressure in situ structure measurement of low-Z noncrystalline materials with a diamond-anvil cell by an x-ray diffraction method (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Funamori, and T. Kikegawa
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 81 号: 4 ページ: 43906-43906
  • DOI: 10.1063/1.3361037
• [雑誌論文] High-pressure structural transformation of SiO_2 glass up to 100 GPa (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, N.Funamori
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 82 ページ: 184102-184102
• [雑誌論文] Density contrast between silicate melts and crystals in the deep mantle : An integrated view based on static-compression data (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Funamori, T.Sato
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett. 295 ページ: 435-440
• [雑誌論文] High-pressure in situ structure measurement of low-Z noncrystalline materials with a diamond-anvil cell by an x-ray diffraction method (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, N.Funamori, T.Kikegawa
  • 雑誌名: Rev.Sci.Instrum. 81 ページ: 43906-43906
• [雑誌論文] High-pressure in situ structure measurement of low-Z noncrystalline materials with a diamond-anvil cell by an x-ray diffraction method (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 81 ページ: 43906-43906
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density contrast between silicate melts and crystals in the deep mantle : An integrated view based on static-compression data (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Funamori
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 295 ページ: 435-440
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure structural transformation of Si02 glass up to 100 GPa (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82 ページ: 184102-184102
  • 査読あり
• [雑誌論文] 地球マントル深部におけるマグマの浮沈～Sio2ガラスの超高圧下その場実験からの考察～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 雑誌名: Photon Factory News 巻: 28-2 ページ: 25-29
• [雑誌論文] High-pressure in situ structure measurement of low-Z noncrystalline materials with a diamond-anvil cell by an x-ray diffraction method (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comment on "Sixfold-coordinated amorphous polymorph of SiO2 under high pressure" Sato and Funamori reply (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori and T. Sato
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 102 号: 20 ページ: 209604-209604
  • DOI: 10.1103/physrevlett.102.209604
• [雑誌論文] Comment on "Sixfold-coordinated amorphous polymorph of SiO_2 under high pressure" Sato and Funamori reply (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Funamori, T.Sato
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102 ページ: 209604-209604
• [雑誌論文] Comment on"Sixfold-coordinated amorphous polymorph of SiO_2 under high pressure"Sato and Funamori reply (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Funamori
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102 ページ: 209604-209604
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sixfold-coordinated amorphous polymorph of SiO2 under high pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and N. Funamori
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 101 号: 25 ページ: 255502-255502
  • DOI: 10.1103/physrevlett.101.255502
• [雑誌論文] High-pressure in situ density measurement of low-Z noncrystalline materials with a diamond-anvil cell by an x-ray absorption method (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and N. Funamori
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 79 号: 7 ページ: 73906-73906
  • DOI: 10.1063/1.2953093
• [雑誌論文] A cubic boron nitride gasket for diamond-anvil experiments (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori and T. Sato
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 79 号: 5 ページ: 53903-53903
  • DOI: 10.1063/1.2917409
• [雑誌論文] Sixfold-coordinated amorphous polymorph of SiO_2 under high pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, N.Funamori
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 101 ページ: 255502-255502
• [雑誌論文] High-pressure in situ density measurement of low-Z noncrystalline materials with a diamond-anvil cell by an x-ray absorption method (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, N.Funamori
  • 雑誌名: Rev.Sci.Instrum. 79 ページ: 73906-73906
• [雑誌論文] A cubic boron nitride gasket for diamond-anvil experiments (2008)
  • 著者名/発表者名: N.Funamori, T.Sato
  • 雑誌名: Rev.Sci.Instrum. 79 ページ: 53903-53903
• [雑誌論文] A cubic boron nitride gasket for diamond-anvil experiments (2008)
  • 著者名/発表者名: N.Funamori
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 79 ページ: 53903-53903
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure in situ density measurement of low-Z noncrystalline materials with a diamond-anvil cell by an x-ray absorption method (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Sato
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 79 ページ: 73906-73906
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sixfold-coordinated amorphous polymorph of SiO_2 under high pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Sato
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101 ページ: 255502-255502
  • 査読あり
• [学会発表] 石英ガラスの100GPa領域までの構造変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 兵庫県西宮市(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 溶融高分子の圧力誘起構造変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 千葉文野
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 兵庫県西宮市
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] クリストバライトのヘリウム中における異常な圧縮挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子
  • 学会等名: 第29回PFシンポジウム
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Pressure-induced structural transition in a one-component polymer poly(4-methyl-one pentene) in its melted state (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Chiba
  • 学会等名: APS March Meeting 2012
  • 発表場所: Boston, U.S.A.
  • 年月日: 2012-02-28
• [学会発表] 石英ガラスの100GPa領域までの構造変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 西宮市
• [学会発表] 高密度化SiO2ガラスの圧縮挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 若林大佑
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 沖縄県西原町
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] クリストバライトのヘリウム中での異常な圧縮挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高田啓人
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 沖縄県西原町
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] ミュオンスピン回転・緩和・共鳴法によるSiO2高圧相中の微量水素の振る舞いの研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 若林大佑
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 沖縄県西原町
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] ERLによる新しい高圧力科学の展望 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 沖縄県西原町
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Rigid silica glass in helium under high pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Yagi
  • 学会等名: AIRAPT-23
  • 発表場所: Mumbai, India
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] ミュオンスピン回転・緩和・共鳴法によるケイ酸塩鉱物中の微量水素の振る舞いの研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 若林大佑
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 千葉県千葉市
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] 低密度SiO2のヘリウム中での異常な圧縮挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 千葉県千葉市
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] ナノビームによる極高圧下における惑星科学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: ERLサイエンスワークショップII
  • 発表場所: 茨城県つくば市(招待講演)
  • 年月日: 2011-04-28
• [学会発表] 石英ガラスの100GPa領域までの構造変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学(新潟市) 招待講演
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] ナノビームによる極高圧下における惑星科学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: PF研究会「ERLサイエンスワークショップII」
  • 発表場所: つくば市
• [学会発表] ナノビームによる極高圧下における惑星科学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: PF研究会「ERLサイエンスワークショップII」
  • 発表場所: つくば市(予定)(招待)
• [学会発表] 石英ガラスの100GPa領域までの構造変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 船守展正)
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟市(招待
• [学会発表] 高圧下におけるSiO_2ガラスの振る舞い:研究成果と計画 (2010)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 2010年度構造物性研究センター全体会議
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] 高圧下にけるSiO2ガラスの振る舞い:研究成果と計画 (2010)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 2010年構造物性研究センター全体会議
  • 発表場所: つくば国際会議場(つくば市) 招待講演
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] 広闘口DACを用いた非晶質物質の放射光X線回折実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 若林大佑
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦復興記念館(仙台市)
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] 高圧下におけるSiO2ガラスの降伏強度 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦復興記念館(仙台市)
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] High-pressure behavior of Si02 glass (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato
  • 学会等名: International Union of Crystallography Commission on High Pressure 2010 Meeting(invited)
  • 発表場所: Park Vista Hotel Gatlinburg, U.S.A.
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Measurement of density and structure of disordered materials under high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Funamori
  • 学会等名: Gordon Research Conferences 2010 High Pressure, Research At (invited)
  • 発表場所: Holderness School Holderness, U.S.A.
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] 高圧下におけるSiO2ガラスの降伏強度 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉市)
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] 高圧下におけるSiO2ガラスの降伏強度 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子
  • 学会等名: 第27回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] High-pressure behavior of SiO_2 glass (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Funamori, T. Kikegawa, and T. Yagi
  • 学会等名: IUCr Commission on High Pressure 2010 Meeting
  • 発表場所: Gatlinburg, U. S. A
• [学会発表] Measurement of density and structure of disordered materials under high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori
  • 学会等名: Gordon Research Conference 2010, High Pressure Research at
  • 発表場所: Holderness, U. S. A
• [学会発表] High-pressure behavior of SiO_2 glass (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, N.Funamori, T.Kikegawa, T.Yagi
  • 学会等名: IUCr Commission on High Pressure 2010 Meeting
  • 発表場所: Gatlinburg, U.S.A.(invited)
• [学会発表] Measurement of density and structure of disordered materials under high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Funamori,
  • 学会等名: Gordon Research Conference 2010, High Pressure Research at
  • 発表場所: Holderness, U.S.A.(invited)
• [学会発表] The density and structure of SiO2 glass under high pressure : Implications for silicate melts in the deep mantle (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子
  • 学会等名: AIRAPT-22
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] The density and structure of SiO_2 glass under high pressure : Implications for silicate melts in the deep mantle (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and N. Funamori
  • 学会等名: AIRAPT-22
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] The density and structure of SiO_2 glass under high pressure : Implications for silicate melts in the deep mantle (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, N.Funamori,
  • 学会等名: AIRAPT-22
  • 発表場所: Tokyo, Japan.
• [学会発表] SiO2ガラスの密度と構造の超高圧下その場測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子
  • 学会等名: 第49回高圧討論会
  • 発表場所: 姫路市
  • 年月日: 2008-11-12
• [学会発表] SiO2ガラスの超高圧下その場X線回折測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子
  • 学会等名: 第49回高圧討論会
  • 発表場所: 姫路市
  • 年月日: 2008-11-12