極限環境の熱伝導率計測技術による地球コア内部の熱移動の解明

• 研究課題/領域番号: 26247075
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 八木 貴志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (10415755)
• 研究分担者: 太田 健二 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20727218)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 41,210千円 (直接経費: 31,700千円、間接経費: 9,510千円); 2017年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2016年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円); 2015年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2014年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
• キーワード: 地球物理 / 熱伝導 / 地球コア / マントル / 高圧 / 高温 / 地球・惑星内部構造 / 地球深部 / 熱伝導率 / 熱移動 / 内部ダイナミクス・物性 / 地球核 / 地球内部構造

研究成果の概要

地球のコアからマントル、地表へと流れる熱移動は、地球規模のダイナミクスを支配し、さらに地球の進化の過程を辿り形成要因を解き明かすための根源的なデータである。本研究では、超高温・高圧の極限環境に対応する熱伝導率計測技術を確立し、地球深部物質の測定結果を基に地球内部の熱移動の考察を行った。
対抗するダイヤモンド圧子の間に微小試料を挟み超高圧を得るDAC技術と薄膜用の熱伝導率計測手法であるパルス光加熱サーモリフレクタンス法を組み合わせた超高圧・高温用の熱伝導率計測装置を新たに開発した。純鉄やマントル鉱物の熱伝導率の圧力・温度・組成依存性を網羅的に測定しコア/マントル境界における熱流量の算出を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Measurements of sound velocity in iron-nickel alloys by femtosecond laser pulses in a diamond anvil cell (2018)
  • 著者名/発表者名: Wakamatsu Tatsuya、Ohta Kenji、Yagi Takashi、Hirose Kei、Ohishi Yasuo
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: - 号: 6 ページ: 589-595
  • DOI: 10.1007/s00269-018-0944-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of iron and aluminum incorporation on lattice thermal conductivity of bridgmanite at the Earth's lower mantle (2017)
  • 著者名/発表者名: Okuda Yoshiyuki、Ohta Kenji、Yagi Takashi、Sinmyo Ryosuke、Wakamatsu Tatsuya、Hirose Kei、Ohishi Yasuo
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 474 ページ: 25-31
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2017.06.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal conductivity of ferropericlase in the Earth’s lower mantle (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Ohta, T. Yagi, K. Hirose, Y. Ohishi
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 465 ページ: 29-37
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2017.02.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurements of lattice thermal conductivity of MgO to core-mantle boundary pressures (2014)
  • 著者名/発表者名: Saori Imada, Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose, Hideto Yoshida, Hiroko Nagahara
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 41 号: 13 ページ: 4542-4547
  • DOI: 10.1002/2014gl060423
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Lattice thermal conductivity of (Mg,Fe)O magnesiowustite (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Hasegawa, Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose, Tadashi Kondo
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017（千葉、日本）
  • 国際学会
• [学会発表] Lattice thermal conductivity of (Mg,Fe)O solid solutions (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Hasegawa, Kenji Ohta, Takashi Yagi, Kei Hirose, Tadashi Kondo
  • 学会等名: The 9th High Pressure Mineral Physics Seminar（サンーマロ、フランス）
  • 国際学会
• [学会発表] (Mg,Fe)O magnesiowustiteの格子熱伝導率 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷川暉, 太田健二, 八木貴志, 廣瀬敬, 近藤忠
  • 学会等名: 第58回高圧討論会（名古屋）
• [学会発表] フェムト秒パルスレーザーを用いた地球深部物質の高圧下弾性波速度測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 若松 達也、太田 健二、八木貴志
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] 高温高圧下における鉄の電気・熱伝導率の同時測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 末広 翔、太田 健二、八木 貴志、廣瀬 敬
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] (Mg,Fe)O フェロペリクレースの熱伝導率 (2016)
  • 著者名/発表者名: 太田 健二、八木 貴志、廣瀬 敬
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] ブリッジマナイトの格子熱伝導率 (2016)
  • 著者名/発表者名: 奥田 善之、太田 健二、八木 貴志、新名 良介、廣瀬 敬
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] マルチメガバール条件下で地球深部物質の電気・熱伝導率を測る (2015)
  • 著者名/発表者名: 太田 健二、八木 貴志、廣瀬 敬、清水 克哉、桑山 靖弘、大石 泰生
  • 学会等名: 第56回高圧討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2015-11-10
  • 招待講演
• [学会発表] ダイヤモンドアンビルセルを用いた超高圧高温用の熱拡散率測定装置の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 八木貴志、太田健二
  • 学会等名: 第36回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2015-10-19
• [学会発表] Measurements of electrical and thermal conductivity of iron under Earth's core conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ohta, Y. Kuwayama, K. Shimizu, T.Yagi, K. Hirose, Y. Ohishi
  • 学会等名: American Geophysical Union, 2014 Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
  • 招待講演