| 研究課題/領域番号 |
20H00201
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
新田 清文 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 研究員 (00596009)
尾原 幸治 島根大学, 学術研究院機能強化推進学系, 教授 (00625486)
則竹 史哉 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (50755569)
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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
45,630千円 (直接経費: 35,100千円、間接経費: 10,530千円)
2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 29,640千円 (直接経費: 22,800千円、間接経費: 6,840千円)
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| キーワード | 高圧 / マグマ / ガラス / 非晶質構造 / ケイ酸塩 / 動径分布関数 / マントル / 動径分布関数測定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高圧下におけるケイ酸塩マグマの構造転移の理解は、鉱物の結晶構造転移と同様に、地球深部の構造・状態を理解する上で必要不可欠である。本研究では、研究代表者が独自に開発した対向型二段式大容量セル技術を基に、核-マントル境界の超高圧下における非晶質大試料の超高圧実験技術の開発と、それと組み合わせた高精度のケイ酸塩ガラスの動径分布関数測定システムを開発することにより、ケイ酸塩マグマのアナログ物質であるケイ酸塩ガラスにおけるSi-O配位数6配位以上の超高圧構造転移を実験的に明らかにし、核-マントル境界の超高圧下におけるケイ酸塩マグマの構造・状態の理解を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、独自に開発した対向型二段式大容量セルを用いた高圧下動径分布関数測定により、過去の研究よりも高いQ範囲までの構造因子[S(Q)]測定を可能にし、高圧下におけるSi-O配位数変化を精度よく決定した。その結果、マントル深部に相当する圧力95GPa以上において、マグマのアナログ物質であるSiO2ガラスは6配位以上の超高圧構造へ変化することを解明した。さらに、高品質なS(Q)測定結果と、分子動力学シミュレーション、逆モンテカルロモデリングを組み合わせることにより、高圧下においてSiO2ガラスの構造を精密に解析することにも成功し、高圧下におけるケイ酸塩マグマの構造変化の理解を大きく進展させた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、地球のマントル深部の圧力下において、ケイ酸塩マグマの構造はSi-O配位数6以上の超高圧構造に変化することを明らかにし、6配位構造を持つマントル鉱物よりも高密度な構造に変化することを提案した。このマグマの超高圧構造変化とそれに伴う高密度化が核-マントル境界に存在する高密度マグマの形成要因になっていることが考えられ、地球内部におけるマグマダイナミクスとそれに伴う物理化学現象を議論する上で重要な知見を創出した。さらに、本研究で開発した高精度の高圧下動径分布関数測定は、地球科学のマグマ研究だけでなく、物理学・材料科学など幅広い分野における液体・ガラスの構造研究にも貢献すると考えられる。
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