マントル物質および関連物質のラマン分光法による格子振動解析

• 研究課題/領域番号: 21540497
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 学習院大学
• 研究代表者: 糀谷 浩 学習院大学, 理学部, 助教 (60291522)
• 連携研究者: 赤荻 正樹 学習院大学, 理学部化学科, 教授 (30126560)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 格子振動 / 高圧 / ラマン分光 / 熱容量 / 格子振動モデル計算 / エントロピー / 熱力学 / ラマン分光測定 / ダイヤモンドアンビルセル / グリューナイゼン定数 / 非調和振動 / カルシウムフェライト / 地殻・マントル物質 / 定圧熱容量 / キーファーモデル

研究概要

マントル深部に存在していると考えられているカルシウムフェライト型結晶構造を持つ鉱物(化学組成MgAl_2O_4, CaAl_2O_4)について、高圧ラマン分光測定により原子の熱振動(格子振動)についての情報を求め、それに基づいた格子振動モデル計算から熱容量および格子振動エントロピーを決定した。また、同様の計算手法を適用することにより、マントルの深さ約500～660 kmに最も多く存在していると考えられているスピネル型Mg_2SiO_4の高温熱容量が再決定された。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structure of CaRhO_3 polymorph : High-pressure intermediate phase between perovskite and post-perovskite (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shirako, H. Kojitani, A. R. Oganov, K. Fujino, H. Miura, D. Mori, Y. Inaguma, K. Yamaura, M. Akaogi
  • 雑誌名: Am. Mineral 巻: 97 ページ: 159-163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redetermination of high-temperature heat capacity of Mg_2SiO_4 ringwoodite : Measurement and lattice vibrational model calculation (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Kojitani, M.Oohata, T.Inoue, M.Akaogi
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of CaRhO_3 polymorph : High-pressure intermediate phase between perovskite and post-perovskite (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shirako, H. Kojitani, A. R. Oganov, K. Fujino, H. Miura, D. Mori, Y. Inaguma, K. Yamaura and M. Akaogi
  • 雑誌名: American Mineraligist 巻: 97 号: 1 ページ: 159-163
  • DOI: 10.2138/am.2012.3856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure refinement of high-pressure hexagonal aluminous phases K_<1.00> Mg_<2.00> Al_<4.80> Si_<1.15> O_<12> and Na_<1.04> Mg_<1.88> Al_<4.64> Si_<1.32> O_<12> (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kojitani, T. Iwabuchi, M. Kobayashi, H. Miura, M. Akaogi
  • 雑誌名: Am. Mineral 巻: 96 ページ: 1248-1253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure refinement of high-pressure hexagonal aluminous phases K_<1.00>Mg_<2.00>A_<4.80>Si_<1.15>O_<12> and Na_<1.04>Mg_<1.88>Al_<4.64>Si_<1.32>O_<12> (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Kojitani, T.Iwabuchi, M.Kobayashi, H.Miura, M.Akaogi
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integer spin-chain antiferromagnetism of the 4d oxide CaRuO_3 with post-perovskite structure (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Shirako, H.Satsukawa, X.X.Wang, J.J.Li, Y.F.Guo, M.Arai, K.Yamaura, M.Yoshida, H.Kojitani, T.Katsumata, Y.Inaguma, K.Hiraki, T.Takahashi., M.Akaogi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure high-temperature phase relations in MgAl_2O_4 (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kojitani, A. Enomoto, S. Tsukamoto, M. Akaogi, H. Miura, H. Yusa
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 215 ページ: 012098-012098
  • DOI: 10.1088/1742-6596/215/1/012098
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure phase relations in Ca_2AlSiO_<5.5> and energetics of perovskite-related compounds with oxygen defects in the Ca_2Si_2O_6-Ca_2Al_2O_5 join (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kojitani, Y.Wakabayashi, Y.Tejima, C.Kato, M.Haraguchi, M.Akaogi
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 173 ページ: 349-353
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure transitions in MgAl_2O_4 and a new high-pressure phase of Mg_2Al_2O_5 (2009)
  • 著者名/発表者名: Enomoto, H.Kojitani, M.Akaogi, H.Miura, H.Yusa
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 182 ページ: 389-395
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure phase relations and thermodynamic properties of hexagonal aluminous phase and calcium ferrite phase in the systems NaAlSiO_4-MgAl_2O_4 and CaAl_2O_4-MgAl_2O_4 (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Ono, M.Akaogi, H.Kojitani, K.Yamashita, M.Kobayashi
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 174 ページ: 39-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Post-perovskite phase transitions in CaRhO_3 (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Shirako, H.Kojitani, M.Akaogi, K.Yamaura, E.Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 36 ページ: 455-462
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redetermination of high-temperature heat capacity of Mg_2SiO_4 ringwoodite : Measurement and lattice vibrational model calculation
  • 著者名/発表者名: H. Kojitani, M. Oohata, T. Inoue, M. Akaogi
  • 雑誌名: Am. Mineral 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] カルシウムフェライト型MgAl_2O_4の安定領域に関する熱力学的検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] カルシウムフェライト型MgAl_2O_4の安定領域に関する熱力学的検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩、石井貴之、赤荻正樹
  • 学会等名: 日本高圧力学会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院(那覇市)
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 高圧ラマン測定によるカルシウムフェライト型MgAl_2O_4のグリューナイゼン定数の決定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 茨城大学水戸キャンパス
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] 高圧ラマン測定によるカルシウムフェライト型MgAl_2O_4のグリューナイゼン定数の決定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩、赤荻正樹、トェベンス ダニエル
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 茨城大学(水戸市)
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] カルシウムフェライト型MgAl_2O_4の高圧ラマン測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] カルシウムフェライト型MgAl_2O_4の高圧ラマン測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩、赤荻正樹、トェベンス ダニエル
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉市)
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] High-pressure synthesis and structure refinement of post-perovskite type CaRuO_3 and CaRhO_3 (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kojitani
  • 学会等名: Pacifichem
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] High-pressure synthesis and structure refinement of post-perovskite type CaRuO_3 and CaRhO_3 (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kojitani, Y.Shirako, M.Akaogi, K.Yamaura, E.Takayama-Muromachi
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: Hawaii Convention Center
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] カルシウムフェライト型NaAlSiO_4の構造精密化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] カルシウムフェライト型NaAlSiO_4の構造精密化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩・赤荻正樹
  • 学会等名: 日本高圧力学会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] カルシウムフェライト型CaAl_2O_4の高圧ラマン分光測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 島根大学松江キャンパス
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] カルシウムフェライト型CaAl_2O_4の高圧ラマン分光測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩・赤荻正樹
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 島根大学(松江)
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] Structure refinement of high-pressure K-and Na-hexagonal aluminous phase, International Mineralogical Association (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kojitani
  • 学会等名: 20th General Meeting
  • 発表場所: Budapest
  • 年月日: 2010-08-24
• [学会発表] Structure refinement of high-pressure K- and Na- hexagonal aluminous phases (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kojitani, T.Iwabuchi, M.Kobayashi, M.Akaogi
  • 学会等名: International Mineralogical Association
  • 発表場所: Eotvos Lorand大学(ブダペスト)
  • 年月日: 2010-08-23
• [学会発表] K_およびNa_六方晶相のリートベルト法による構造精密化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] K-およびNa-六方晶相のリートベルト法による構造精密化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩・岩渕武見・小林真・赤荻正樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] 高温高圧実験と熱量測定によるMg_<14>Si_5O_<24> anhydrous phase Bの安定領域の決定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺田早希, 糀谷浩, 赤荻正樹
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌)
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] カルシウムフェライト型NaAlSiO_4の熱容量測定およびKiefferモデル計算によるエントロピーの推定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩, 蒲原真理子, 赤荻正樹, 鍵裕之
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌)
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] カルシウムフェライト型NaAlSiO_4の熱容量測定およびKiefferモデル計算によるエントロピーの推定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] Magnetic ground state of PbVO_3 and origin of the large tetragonal distortion (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Oka, I.Yamada, M.Azuma, M.Takano, Y.Shimakawa, S.Takeshita, K.H.Satoh, A.Koda, R.Kadono, H.Kojitani, M.Akaogi
  • 学会等名: International Conference on High Pressure Science and Technology Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Tokyo Inter National Exchange Center(Tokyo)
  • 年月日: 2009-07-31
• [学会発表] Magnetic Properties of high-pressure phase of CaRuO_3 with post-perovskite structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Shirako, H.Satsukawa, H.Kojitani, T.Katsumata, M.Yoshida, Y.Inaguma, K.Hiraki, T.Takahashi, K.Yamaura, E.Takayama-Muromachi, M.Akaogi
  • 学会等名: International Conference on High Pressure Science and Technology Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Tokyo Inter National Exchange Center(Tokyo)
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] High-pressure Hightemperature Phase Relations in MgAl_2O_4, Advancement of High Pressure Science and Technology & Japan Society of High (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kojitani
  • 学会等名: Pressure Science and Technology joint meeting
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] High-pressure high-temperature phase relations in MgAl_2O_4 (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kojitani, A.Enomoto, S.Tsukamoto, M.Akaogi, H.Miura, H.Yusa
  • 学会等名: International Conference on High Pressure Science and Technology Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Tokyo Inter National Exchange Center(Tokyo)
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] Post-perovskite transitions in CaB^<4+>O_3 at high pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Akaogi, Y.Shirako, H.Kojitani, S.Takamori, K.Yamaura, E.Takayama-Muromachi
  • 学会等名: International Conference on High Pressure Science and Technology Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Tokyo Inter National Exchange Center(Tokyo)
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] カルシウムフェライト型NaAlSiO_4の定圧熱容量測定とラマンおよび赤外分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2009-05-16
• [学会発表] カルシウムフェライト型NaAlSiO_4の定圧熱容量とラマンおよび赤外分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩, 蒲原真理子, 鍵裕之, 赤荻正樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉)
  • 年月日: 2009-05-16
• [学会発表] C3B^<4+>O_3のポストペロブスカイト転移 (2009)
  • 著者名/発表者名: 白子雄一, 赤荻正樹, 糀谷浩, 高森早矢歌, 山浦一成, 室町英治
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉)
  • 年月日: 2009-05-16
• [学会発表] Mg_<14>Si_5O_<24> anhydrous phase Bの熱量測定とその安定領域 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺田早希, 糀谷浩, 赤荻正樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉)
  • 年月日: 2009-05-16