マルチメガバール領域での圧力スケールの確立と地球中心核像の再構築

• 研究課題/領域番号: 21740374
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 境 毅 東北大学, 国際高等研究教育機構, 助教 (90451616)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 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: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 地殻 / マントル / 核 / 地球中心核 / 高温高圧 / 圧力スケール / ダイヤモンドアンビルセル

研究概要

地球の核に相当する圧力である数百万気圧という圧力領域で、実験に使用できる圧力スケールを確立した。これを踏まえたうえで、地球核を構成すると考えられるFe、Fe_<90>Ni_<10>、Fe_<87.9>Ni_<4.4>Si_<7.7>、Fe_<88.1>Ni_<9.1>S_<2.8>といった合金の300万気圧に及ぶ高圧下における結晶構造や結晶軸比の温度依存性、圧縮率を調べた。その結果、地球内核はhcp構造の合金で構成されている可能性が高いこと、内核の地震波速度異方性が、地球の自転軸方向に結晶のc軸方向が選択配向することで説明されうること、内核に硫黄が含まれる場合はその密度はhcp-Fe-5 at.%Ni-4.8-7.3 at.%Sの組成で説明されうることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Equation of state of the NaCl-B2 phase up to 304 Gpa (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E. Ohtani, N. Hirao, Y. Ohishi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 109 号: 8 ページ: 84912-84912
  • DOI: 10.1063/1.3573393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability field of the hcp-structure for Fe, Fe-Ni, and Fe-Ni-Si alloys up to 3Mbar (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E. Ohtani, N. Hirao, Y. Ohishi
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 38 号: 9
  • DOI: 10.1029/2011gl047178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equation of state of the NaCl-B2 phase up to 304 GPa (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E.Ohtani, N.Hirao, Y.Ohishi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability field of the hcp-structure for Fe, Fe-Ni, and Fe-Ni-Si alloys up to 3 Mbar (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E.Ohtani, N.Hirao, Y.Ohishi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase relationships of the Fe-FeS system in conditions up to the Earth's outer core (2010)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., Terasaki, H., Ohtani, E., Sakai, T., Kikegawa, T., Ohishi, T., Hirao, N., Sata, N., Kondo, T.
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett. 巻: 294 ページ: 94-100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase relationships of the Fe-FeS system in conditions up to the Earth's outer core (2010)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., Terasaki, H., Ohtani, E., Sakai, T., Kikegawa, T., Ohishi, Y., Hirao, N., Sata, N., Kondo, T.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase stability and compression curve of Fe-Ni-S alloy and(Fe,Ni)_3S under multimegabar pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Kamada, S., Terasaki, H., Ohtani, M., Murakami, A., Hirao, N.
  • 雑誌名: SPring-8 User Experimental Report 2009A
• [学会発表] 内核相当圧力までのNaCl-B2状態方程式 (2011)
  • 著者名/発表者名: 境毅, 大谷栄治, 平尾直久, 大石泰生
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Phase stability of subsolidus phases in Fe-Ni-S system at the core pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E. Ohtani, H. Terasaki, S. Kamada, N. Sata, Y. Ohishi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 幕張, 千葉
• [学会発表] Temperature profile of the outer core based on X-ray diffraction of Fe-Fe3S and (Fe, Ni)-(Fe, Ni)3S system (2010)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., Ohtani, E., Terasaki, H., Sakai, T., Ohishi, Y., Hirao, N., Sata., N.
  • 学会等名: AGU fall meeting 2010
  • 発表場所: USA, California, San Fransisco, Moscone Convention Center
• [学会発表] Compression of Fe-Ni-S alloy up to the pressure of the center of the Earth (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Ohtani, E., Terasaki, H., Kamada, S., Hirao, N., Sata, N., Ohishi, Y.
  • 学会等名: IMA2010
  • 発表場所: Budapest(INVITED)
• [学会発表] Density of Fe-Ni-S alloy at the pressure of the center of the Earth (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Ohtani, E., Terasaki, H., Kamada, S., Hirao, N., Sata, N., Ohishi, Y.
  • 学会等名: Dynamic Earth and Heterogeneous Structure
  • 発表場所: Japan, Sendai
• [学会発表] Compression study of S-bearing Fe-Ni alloy and (Fe, Ni)3S up to the core pressure conditions (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E. Ohtani, H. Terasaki, S. Kamada, N. Hirao, N. Sata, Y. Ohishi
  • 学会等名: Global-Network Symposium on Earth's Dynamics
  • 発表場所: Japan, Sendai
• [学会発表] Melting Relationships of Fe-FeS System based on X-ray Diffraction (2010)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., E. Ohtani, H. Terasaki, T. Sakai, T. Kikegawa, Y. Ohishi, N. Hirao, N. Sata
  • 学会等名: Global-Network Symposium on Earth's Dynamics
  • 発表場所: Japan, Sendai, New Mitoya hotel
• [学会発表] Compression of Fe-Ni-S alloy up to the pressure of the center of the Earth (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Ohtani, E., Terasaki, H., Kamada, S., Hirao, N., Sata, N., Ohishi, Y.
  • 学会等名: IMA2010
  • 発表場所: Budapest, Hungary(INVITED)
• [学会発表] Density of Fe-Ni-S alloy at the pressure of the center of the Earth (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Ohtani, E., Terasaki, H., Kamada, S., Hirao, N., Sata, N., Ohishi, Y.
  • 学会等名: Dynamic Earth and Heterogeneous Structure
  • 発表場所: Sendai
• [学会発表] Phase stability of subsolidus phases in Fe-Ni-S system at the core pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E.Ohtani, H.Terasaki, S.Kamada, N.Hirao, N.Sata, Y.Ohishi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 幕張,千葉
• [学会発表] Temperature profile of the outer core based on X-ray diffraction of Fe-Fe_3S and (Fe,Ni)-(Fe,Ni)_3S system (2010)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., Ohtani, E., Terasaki, H., Sakai, T., Ohishi, Y., Hirao, N., Sata., N.
  • 学会等名: AGU fall meeting 2010
  • 発表場所: USA, California, San Francisco, Moscone Convention Center
• [学会発表] Compression study of S-bearing Fe-Ni alloy and(Fe,Ni)_3S up to the core pressure conditions (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai, E.Ohtani, H.Terasaki, S.Kamada, N.Hirao, N.Sata, Y.Ohishi
  • 学会等名: Global-Network Symposium on Earth's Dynamics
  • 発表場所: Japan, Sendai、New Mitoya hotel
• [学会発表] Phase stability of S-bearing Fe-Ni alloy and (Fe, Ni)3S at the core pressure conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., H. Terasaki, E. Ohtani, S. Kamada, N. Hirao, N. Sata, Y. Ohishi
  • 学会等名: Americal Geophysical Union 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: America, California, San Fransisco
• [学会発表] Micro sample preparation using Focused Ion Beam system for the experiment at multimegabar pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T.
  • 学会等名: Laser Heating the DAC:Where we are and where we are going
  • 発表場所: America, California, Berkeley、Lawrence Berkeley National Laboratory
• [学会発表] Phase stability of (Fe, Ni)3S at ultra high pressure conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., S. Kamada, H. Terasaki, E. Ohtani, N. Hirao, H. Asanuma, N. Sata, Y. Ohishi
  • 学会等名: Joint AIRART-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Japan, Tokyo
• [学会発表] Stability of Fe3S under the core conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., H. Terasaki, T. Sakai, E. Ohtani, M. Miyahara, H. Asanuma, H. Hayashi, T. Kikegawa, Y. Ohishi, N. Hirao, N. Sata
  • 学会等名: Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Japan、Tokyo
• [学会発表] Phase stability of(Fe,Ni)_3S at ultra high pressure conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai, S.Kamada, H.Terasaki, E.Ohtani, N.Hirao, H.Asanuma, N.Sata, Y.Ohishi
  • 学会等名: Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Japan, Tokyo, Tokyo International Exchange Center
• [学会発表] Micro sample preparation using Focused Ion Beam system for the experiment at multimegabar pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai
  • 学会等名: Laser Heating the DAC : Where we are and where we are going
  • 発表場所: America, California, Berkeley, Lawrence Berkeley National Laboratory
• [学会発表] Phase stability of S-bearing Fe-Ni alloy and(Fe,Ni)_3S at the core pressure conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai, H.Terasaki, E.Ohtani, S.Kamada, N.Hirao, N.Sata, Y.Ohishi
  • 学会等名: American Geophysical Union 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: America, California, San Francisco, Moscone Center
• [学会発表] Stability of Fe_3S under the core conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Kamada, H.Terasaki, T.Sakai, E.Ohtani, M.Miyahara, H.Asanuma, H.Hayashi, T.Kikegawa, Y.Ohishi, N.Hirao, N.Sata
  • 学会等名: Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Japan, Tokyo, Tokyo International Exchange Center