| 研究課題/領域番号 |
21K18655
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 |
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)
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| 研究分担者 |
中田 亮一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (50726958)
門屋 辰太郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), Young Research Fellow (60801347)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 2価鉄 / 3価鉄 / 分配 / マントル酸化還元度 / マグマオーシャン / 鉄価数 / 元素分配 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球の上部マントルは形成以来、時間とともに酸化してきたことが地質記録より明らかになりつつある。しかし、地球形成直後の上部マントルはどれほど還元的であったのか？また上部マントルが時間の経過と共になぜ、そしてどのように酸化したのか？といったことへの我々の理解は乏しい。
本研究では、地球形成期の溶融マントル中で晶出するマントル鉱物とマグマ間のFe2+とFe3+の分配係数を決定し、地球形成直後のマントル鉛直方向のFe3+濃度分布を制約することを目的とする。また、推定される初期マントル酸化還元状態の鉛直分布を初期条件とし、マントル対流による上部マントル、下部マントルの酸化還元度の進化を定量的に見積もる。
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| 研究実績の概要 |
本研究は地球上部マントルおよび下部マントルの酸化鉄の価数分布に制約を加えることを目的としている。これまでの実験結果に基づき、以下のことが明らかとなった。１）岩石惑星形成時における金属核の分離圧力が20万気圧を超えるとマグマオーシャン中の2価鉄の電荷不均化反応が効率よくすすみ、現在の地球上部マントルに比べて約一桁程度高い3価鉄が生成する。２）下部マントル最上部圧力条件（23万気圧～27万気圧）ではブリッジマナイト―マグマ間で2価鉄と3価鉄の分別はほとんど起こらず、その比は一定を保つ。
本年度は前年度に行った金属核形成期におけるマグマオーシャン中の2価鉄の電荷不均化反応に関する結果を取りまとめ、国際学術誌に発表することができた。また、ブリッジマナイト―マグマ間の2価鉄と3価鉄分配に関する高圧実験および放射光施設での分析も予定どおり行うことができ、こちらも論文として国際学術誌に受理された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定通り、高圧実験と放射光施設での鉄価数分析を行い、ブリッジマナイトとマグマの鉄価数を決定することができた。得られた実験結果は合わせて3本の論文にまとめ、国際学術誌に投稿することができた。したがって、本研究課題は順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで得られた結果をもとに、地球形成過程において2価鉄と3価鉄がどのようにマントル内で分布したのかに関するモデルを構築するとともに、さらなる圧力下での実験、分析も進めていく予定である。
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