計画研究
軽元素のひとつである水素の高圧での挙動を調べるため,歪んだルチル構造をとる含水鉱物中の水素結合の圧力応答について中性子回折実験により調べ,初めて水素結合の対称化と弾性波速度の変化の関連を明らかにし,同位体効果が顕著であることを明らかにした。一方,深部マントルの化学組成を制約するため,海洋プレートの全マントル循環に関する地球化学的モデルの構築を行った。その結果,海洋プレート下部に存在する蛇紋岩層の脱水が,マントルの同位体組成不均一性を作るのに重要な役割を果たしていることが明らかとなった。特に鉛の同位体比の多様性を説明するには,蛇紋岩層に含まれる含水鉱物がコアマントル境界まで水を保持する必要がある。この結果は,論文にまとめ出版された。182Wは核形成時に親核種との分別で同位体比に変動が生じたと考えられ,核-マントル相互作用の痕跡を知ることのできる数少ない同位体である。マントル深部起源と考えられるルイビル海山列から採取した玄武岩とプルーム起源のエチオピアの玄武岩の182W同位体組成を分析した。その結果,ルイビルの玄武岩は現在のマントルの平均値と誤差範囲で一致し,核-マントル相互作用の明確な証拠は見られなかった。一方,エチオピアの玄武岩は現在のマントルの値より低く,中心核の物質を含んでいることが示唆された。182Wの親核種である182Hfが消滅する前に起きた地球深部でのHf-Wの分別を明らかにすることが,核-マントル相互作用による182W同位体組成の変動を明らかにする鍵のひとつである。そこで,マグマオーシャン環境下でのHfとWの溶融鉄と溶融ケイ酸塩との間での分配を理論計算班と第一原理計算によって制約を試みた。その結果,Hfは親石性,Wは強親鉄性を持ち,核分離の際にHf-W分別が起きたことを指示する結果となった。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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