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高温高圧下における鉄合金メルトの密度と音速測定

研究課題

研究課題/領域番号 24840004
研究種目

研究活動スタート支援

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

坂巻 竜也  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30630769)

研究期間 (年度) 2012-08-31 – 2014-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2013年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード地球科学 / 高圧 / 高温 / 鉄 / 地球核
研究概要

地震学的観測事実から地球は中心部から順に核・マントル・地殻で構成されていることが分かっている。さらに地球の核は中心に固体の内核があり、それ覆うように液体の外核が存在していることも明らかになっている。また、地球化学的見地から地球の核は主に鉄から成っていると考えられている。しかしながら、100万気圧を超える圧力条件下であるため地殻やマントルの研究に比べて核の研究は十分ではない。核に関しては、地球内部の地震波速度モデルによって地震波速度(音速)と密度は報告されている。ここで重要な研究テーマは観測データにあうような核の組成を決定することである。そこで本研究では、地震波速度モデルと直接比較するために地球核の温度圧力条件下において純鉄の音速と密度測定を行うことを目的とする。
大型放射光施設SPring-8にあるビームラインBL35XUにおいて圧力条件100GPaまでの純鉄の音速・密度測定に成功した。ダイアモンドアンビル高圧発生装置を両面レーザーで加熱することによって、安定して2000K以上の高温下での測定が行えた。過去の研究でレーザー加熱ダイアモンドアンビルセルとX線非弾性散乱実験を組み合わせた例はなく、今まで成されていない2000Kを超える高温条件で測定することによって、温度の影響を明らかにすることができた。また、フラットパネルを利用した2次元のX線回折パターンの取得することで、音速測定時と同一条件下において試料の密度を求めることにも成功した。音速-密度の相関は線形を示すことが知られており、これら2つの物性を同時に測定することによって、高温下での相関を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
理由

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Study of the Earth deep interior by using synchrotron X-ray diffraction and spectroscopies2012

    • 著者名/発表者名
      E. Ohtani, T. Sakai, S. Takahashi, T. Sakamaki, N. Nishitani, I. Ohira, T. Sakairi, N. Hirao, Y. Ohishi, I. Mashino, M. Hamada
    • 雑誌名

      SPring-8 Experimental Summary Report (2012A0028)

      巻: 2012A ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Sound velocity measurement of iron alloys at high pressure and temperature2012

    • 著者名/発表者名
      E. Ohtani, T. Sakai, H. Fukui, K. Mibe, S. Takahashi, T. Sakairi, S. Kamada, T. Sakamaki
    • 雑誌名

      SPring-8 Experimental Summary Report (2012A1255)

      巻: 2012A ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Study about silicate perovskite under lower mantle conditions2012

    • 著者名/発表者名
      T. Sakamaki, E. Ohtani, S. Kamada, N. Nishitani, S. Takahashi, I. Ohira, T. Sakairi, I. Mashino
    • 雑誌名

      SPring-8 Experimental Summary Report (2012B1560)

      巻: 2012B ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Study of the valence and spin states of iron in the Earth’s materials at high pressure by using synchrotron Mossbauer spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      E. Ohtani, S. Kamada, M. Hamada, T. Sakamaki
    • 雑誌名

      SPring-8 Experimental Summary Report (2012B1062)

      巻: 2012B ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Study on valence and spin states of iron in mantle minerals at high pressure using synchrotron X-ray Mossbauer spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      E. Ohtani, I. Mashino, S. Kamada, T. Sakamaki, M. Hamada
    • 雑誌名

      SPring-8 Experimental Summary Report (2012B1255)

      巻: 2012B ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Sound velocity measurement of iron-light elements alloys at high pressure and temperature, and its implications for the Earth’s inner core2012

    • 著者名/発表者名
      E. Ohtani, T. Sakai, H. Fukui, T. Sakamaki, S. Kamada, S. Takahashi
    • 雑誌名

      SPring-8 Experimental Summary Report (2012B3513)

      巻: 2012B ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Melting experiments of Fe-O-S at high pressure2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sakamaki, E. Ohtani, S. Kamada, T. Sakai, N. Nishitani, S. Takahashi, T. Sakairi, I. Ohira, N. Hirao, Y. Ohishi
    • 学会等名
      Approach to the centre of the Earth
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic transition in 57Fe enriched Fe3S based on a synchrotron Mössbauer spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      S. Kamada, N. Hirao, E. Ohtani, M. Hamada, T. Sakamaki, Y. Ohishi
    • 学会等名
      Approach to the centre of the Earth
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高温高圧下におけるhcp-Feの音速測定と地球核の構造.2012

    • 著者名/発表者名
      大谷栄治、境毅、柴崎裕樹、福井宏之、三部賢治、坂巻竜也、高橋豪、坂入崇紀、筒井聡、
    • 学会等名
      高圧討論会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] コンパクトLH-DACを用いた高温高圧X線非弾性散乱2012

    • 著者名/発表者名
      福井宏之、境毅、坂巻竜也、高橋豪、Alfred Baron、大谷栄治
    • 学会等名
      高圧討論会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Phase relations and sound velocity measurements of iron-sulfur systems at high pressure: implications for the Earth’s inner core2012

    • 著者名/発表者名
      E. Ohtani, S. Kamada, T. Sakai, H. Terasaki, Y. Shibazaki, T. Sakamaki, S. Takahashi, T. Sakairi, H. Fukui, A. Q. Baron
    • 学会等名
      AGU
    • 発表場所
      サンフランシスコ USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-11-27   更新日: 2019-07-29  

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