マルチメガバールでの超高圧実験に基づく地球の内核の不均質構造の起源

• 研究課題/領域番号: 23740396
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 桑山 靖弘 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (00554015)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 地球中心核 / 相平衡 / 高圧高温実験 / 高圧実験 / 中心核

研究概要

地震波観測によると、地球の内核の回転軸方向に伝搬する地震波速度は赤道面方向に伝搬する地震波速度よりも3～4%大きいということが言われている。本研究では、レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセル及び放射光SPring-8での高温高圧X線その場観察を用いて、鉄及び鉄合金の高圧高温下における結晶構造及び軽元素の固容量を決定し、また、第一原理分子動力学シュミレーションにより、高圧高温下における鉄合金の弾性的性質を決定した。得られた結果から、約１１～１５％の珪素が内核中に存在することにより、地震波により観測される内核の異方性の大きさを説明しうることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Melting temperatures of H2O up to 72 GPa measured in a diamond anvil cell using CO2 laser heating technique (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura, T., Kuwayama, Y., Yagi, T
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 140 ページ: 74501-74501
• [雑誌論文] Highly conductive iron-rich (Mg,Fe)O magnesiowustite and its stability in the Earth's lower mantle (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K., Fujino, K., Kuwayama, Y., Kondo, T., Shimizu, K., Ohishi, Y
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research : Solid Earth 巻: 119-6 号: 6 ページ: 4656-4665
  • DOI: 10.1002/2014jb010972
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin transition, substitution, and partitioning of iron in lower mantle minerals (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujino, K., Nishio-Hamane, D., Nagai, T., Seto, Y., Kuwayama, Y., Whitaker, M., Ohfuji, H., Shinmei, T., Irifune, T
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 228 ページ: 186-191
  • 査読あり
• [雑誌論文] Melting temperatures of H2O up to 72 GPa measured in a diamond anvil cell using CO2 laser heating technique (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura, T., Kuwayama, Y. andYagi, T.
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 140 ページ: 74501-74501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin transition and substitution of Fe3+ in Al-bearing post-Mg-perovskite (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujino, K., Nishio-Hamane, D., Kuwayama, Y., Sata, N., Murakami, S., Whitaker, M., Shinozaki, A., Ohfuji, H., Kojima, Y., Irifune, T., Hiraoka, N., Ishii, H., Tsuei, K. -D
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 217 ページ: 31-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin transition and substitution of Fe3+ in Al-bearing post-Mg-perovskite (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujino, K., Nishio-Hamane, D., Kuwayama, Y., Sata, N., Murakami, S., Whittaker, M., Shinozaki, A., Ohfuji, H., Kojima, Y., Irifune, T., Hiraoka, N., Ishii, T. and Tsuei, K.-D
  • 雑誌名: Phys. Earth. Planet. Inter. 巻: 217 ページ: 31-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] :Spin transition, substitution, and partitioning of iron in lower mantle minerals (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujino, K., Nishio-Hamane, D., Nagai, T., Seto, Y., Kuwayama, Y., Whitaker, M., Ohfuji, H., Shinmei, T. and Irifune. T
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Inter. 巻: 228 ページ: 186-191
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin transition of Fe3+ in Al-bearing post-Mg-perovskite and Fe3+-Al exchange reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujino, K., Nishio-Hamane, D., Kuwayama, Y., Sata, N., Murakami, S., Whitaker, M., Shinozaki, A., Ohfuji, H., Kojima, Y., Irifune, T., Hiraoka, N., Ishii, H., Tsuei, K.-D
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 217 ページ: 31-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-V-T equation of state of MgSiO_3 perovskite based on the MgO pressure scale : A comprehensive reference for mineralogy of the lower mantle (2012)
  • 著者名/発表者名: Tange, Y., Kuwayama, Y., Irifune, T., Funakoshi, K.-I., Ohishi, Y
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research B : Solid Earth 巻: 117
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-V-T equation of state of MgSiO3 perovskite based on the MgO pressure scale: A comprehensive reference for mineralogy of the lower mantle (2012)
  • 著者名/発表者名: Tange, Y., Kuwayama, Y., Irifune, T., Funakoshi, K., Ohishi, Y.
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced structural evolution of pyrite-type SiO_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama, Y., Hirose, K., Sata, N., Ohishi, Y
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 38 ページ: 591-597
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical and experimental evidence for a new post-cotunnite phase of titanium dioxide with significant optical absorption (2011)
  • 著者名/発表者名: Dekura, H., Tsuchiya, T., Kuwayama, Y., Tsuchiya, J
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 107 ページ: 45701-45701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical and experimental evidence for a new post-cotunnite phase of titanium dioxide with significant optical absorption (2011)
  • 著者名/発表者名: Dekura, H., Tsuchiya, T., Kuwayama, Y., Tsuchiya, J.
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 107 ページ: 45701-45701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced structural evolution of pyrite-type SiO2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama, Y., Hirose, K., Sata, N., Ohishi, Y
  • 雑誌名: Phys. Chem. Mineｒ 巻: 38 ページ: 591-597
  • 査読あり
• [学会発表] Solubility of silicon in hcp-iron at high pressure (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama, Y
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2013
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2013-05-21
• [学会発表] Solubility of silicon in hcp-iron at high pressure (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama, Y.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2013
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] Solubility of silicon in hcp-iron at high pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama, Y
  • 学会等名: AGU Fall Meeing 2012
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2012-12-03
• [学会発表] hcp 鉄への珪素の固溶量 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑山靖弘
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学会館
  • 年月日: 2012-11-07
• [学会発表] Mineralogical modeling of the anisotropic inner core based on the phase relations and elasticity of iron and iron alloys under the Earth's core condition (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama, Y., Tsuchiya, T., Ohishi, Y
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2011
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] 地球核圧力における鉄合金の相平衡 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑山靖弘,土屋卓久,大石泰生
  • 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: 2011-11-09
• [学会発表] Mineralogical modeling of the anisotropic inner core based on the phase relations and elasticity of iron and iron alloys under the Earth's core condition, (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama, Y., Tsuchiya, T., Ohishi, Y.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Stability of iron-rich magnesiowustite in Earth's lower mantle
  • 著者名/発表者名: Ohta, K., Fujino, K., Kuwayama, Y., Kondo, T., Shimizu, K., Ohishi, Y
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Melting temperature of water at high pressure measured in a laser-heated diamond anvil cell with CO2 laser,
  • 著者名/発表者名: Kimura, T., Kuwayama, Y
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Solubility of silicon in hcp-iron at high pressure
  • 著者名/発表者名: Kuwayama, Y.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Theoretical and experimental evidence of the densest form of titanium dioxide
  • 著者名/発表者名: Dekura, H., Tsuchiya, T., Kuwayama, Y.,Tsuchiya, J.
  • 学会等名: AOGS-AGU (WPGM) Joint Assembly
  • 発表場所: Singapore, Singapore
• [学会発表] New development of spin transition problems of iron in lower mantle minerals
  • 著者名/発表者名: Fujino, K., Nishio-Hamane, D., Nagai, T., Seto, Y., Kuwayama, Y., Whitaker, M., Ohfuji, H., Shinmei, T., Irifune, T
  • 学会等名: Joint 2012 COMPRES Annual Meeting and High-Pressure Mineral Physics
  • 発表場所: Lake Tahoe, USA
• [図書] Pyrite phases (pyrite-structure phases) as high pressure polymorphs of dioxides and other compounds Pyrite : Synthesis, Characterization and Uses (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama, Y
• [図書] Pyrite Phases (Pyrite-Structure Phases) as High Pressure Polymorphs of Dioxides and Other Compounds, in Pyrite: Synthesis, Characterization and Uses (Eds., Noel Whitley and Piers T. Vinsen), pp. 141-158 (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kuwayama
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: Nova Science Pub Inc, NY