高圧下におけるマグマの物性と構造、及びその水の影響

2009 年度 実績報告書

• 研究領域: 高温高圧中性子実験で拓く地球の物質科学
• 研究課題/領域番号: 20103003
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 井上 徹 愛媛大学, 地球深部・ダイナミクス研究センター, 教授 (00291500)
• 研究分担者: 浦川 啓 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 准教授 (30201958) ; 大高 理 大阪大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (40213748) ; 鈴木 昭夫 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (20281975) ; 三部 賢治 東京大学, 地震研究所, 助教 (10372426) ; 川本 竜彦 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (00303800)
• キーワード: マグマ / 水 / 高温高圧 / 中性子 / 構造 / 非晶質物質 / 放射光X線 / ラマン分光

研究概要

H21年度はJ-PARCの高圧中性子ビームラインの建設を協力して進めていくとともに、将来の高圧中性子実験を想定した予備実験を行った。特に、我々が導入を予定しているキュービックアンビルシステムに、最近開発された6-6加圧方式を導入する方向で検討し、アンビル材質やセルの開発を行った。その結果、この方式は非常に有用であることが明らかとなり、基本的にこの方式を導入して実験を行うことにした,さらに、急冷回収実験や放射光X線を利用した、1) マグマの組成・含水量・溶融度、2) マグマの密度、3) マグマの粘性、4) マグマの構造、5) マグマ・流体の混和不混和現象、等の研究が研究代表者、研究分担者、連携研究者によって遂行された。これらはすべて、今後中性子を利用した研究に向けての基礎データ、相補的なデータを得るためである。特に、中性子散乱を利用したマグマの構造研究では、放射光X線を利用したX線散乱動径分布関数と中性子からのものとを相補的に得て、構造データを考察する必要があり、今回、無水及び含水albiteメルト、及びjaditeメルトの構造データが高温高圧下で導き出された。さらにこれらの構造の圧力変化と物性変化(密度、粘性等)の関係を明らかにするために、これらの物性データの収集も行われている。さらに高温高圧下での中性子イメージングに向かって、マグマ・流体の混和不混和現象を解明する予備実験も急冷回収実験や放射光X線を利用した実験で行っており、これらの結果を考慮に入れながら、H23年度導入予定の中性子イメージングでこの現象の更なる解明を図りたい。

研究成果

• [雑誌論文] Pressure-volume-temperature relationship of Fe_<72>Pt_<28> alloy under high pressure and temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsushita, M., Inoue, T., Yoshimi, I., Yamaoka, E., Irifune, T., Ono, F, Ogiyama, H, T Kikegawa, T.
  • 雑誌名: J.Phys.: Conference series (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of water on the high-pressure phase boundaries in the system Mg_2SiO_4-Fe_2SiO_4 (2010)
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., T.Ueda, Y.Tanimoto, A.Yamada, T.Irifune
  • 雑誌名: J.Phys.: Conference series (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-V-T relation of MgO derived by simultaneous elastic wave velocity and in situ X-ray measurements : A new pressure scale for the mantle transition region (2010)
  • 著者名/発表者名: Kono, Y., T.Irifune, Y.Higo, T.Inoue, A.Barnhoorn
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Inter. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density of dry peridotite magma at high pressure using an X-ray absorption method (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sakamaki, E.Ohtani, S.Urakawa, A.Suzuki, Y.Katayama
  • 雑誌名: American Mineralogist 95 ページ: 144-147
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of high pressure apparatus for X-ray microtomography at SPring-8 (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Urakawa, H.Terasaki, K.Funakoshi, K.Uesugi, S.Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure XAFS study of pure ZrO_2 and stabilized cubic ZrO_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiasa, A., H.Arima, M.Okube, H.Fukui, A.Nakatsuka, Y.Katayama, O.Ohtaka
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 79, Suppl. 79 ページ: 48-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionic conductivities of CuI phases at high pressure and temperatures (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohtaka, O., Y.Itakura, H.Arima, T.Kikegawa, A.Yoshiasa
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 79, Suppl. 79 ページ: 50-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compressibility of synthetic glaucophane (2010)
  • 著者名/発表者名: Jenkins, D.M., J.C.Corona, W.A.Bassett, K.Mibe, Z.Wang
  • 雑誌名: Phys.Chem.Minerals 37 ページ: 219-226
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure magnetic transition in hcp-Fe (2010)
  • 著者名/発表者名: Ono, S., T.Kikegawa, N.Hirao, K.Mibe
  • 雑誌名: Am.Mineral. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic transition of iron carbide at high pressures (2010)
  • 著者名/発表者名: Ono, S., K.Mibe
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Inter. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved X-ray diffraction analysis of the experimental dehydration of serpentine at high pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., I.Yoshimi, A.Yamada, T.Kikegawa
  • 雑誌名: J.Mineral.Petrol.Sci. 104 ページ: 105-109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seismological evidence for compositional variations at the base of the mantle transition zone under Japan Islands (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamada, A., D.Zhao, T.Inoue, D.Suetsugu, M.Obayashi
  • 雑誌名: Gondwana Research 16 ページ: 482-490
  • 査読あり
• [雑誌論文] The synthesis of diamond using in-liquid plasma chemical vapor deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y., H.Toyota, S.Nomura, S.Mukasa, T.Inoued, S.Okuda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 48 ページ: 031601
  • 査読あり
• [雑誌論文] A comparison of diamond growth rate using the in-liquid and the conventional plasma chemical vapor deposition methods (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y., H.Toyota, S.Nomura, S.Mukasa, T.Inoue
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 105 ページ: 113306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-cubic crystal symmetry of CaSiO_3 perovskite up to 18GPa and 1600K. (2009)
  • 著者名/発表者名: Uchida, T., Y.Wang, N.Nishiyama, K.Funakoshi, H.Kanako, A.Nozawa, R.B.Von Dreele, M.L.Rivers, S.R.Sutton, A.Yamada, T.Kunimoto, T.Irifune, T.Inoue, B.Li
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett. 282 ページ: 268-274
  • 査読あり
• [雑誌論文] A system for measuring elastic wave velocity under high pressure and high temperature using a combination of ultrasonic measurement and the multi-anvil apparatus at SPring-8 (2009)
  • 著者名/発表者名: Higo, Y., Kono, Y., Inoue, T., Irifune, T., Funakoshi, K.
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 16 ページ: 762-768
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ measurement of interfacial tension of Fe-S and Fe-P liquids under high pressure using X-ray radiography and tomography techniques (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Terasaki, S.Urakawa, K.Funakoshi, N.Nishiyama, Y.Wang, K.Nishida, T.Sakamaki, A Suzuki, E.Ohtani
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 174 ページ: 110-226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of hydrous peridotite magma density at high pressure using the X-ray absorption method (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Sakamaki, E.Ohtani, S.Urakawa, A.Suzuki, Y.Katayama
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 287 ページ: 293-297
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高圧高温下でのXAFS法と回折法によるAgIの研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉朝、有馬、福井、奥部、片山、大高理
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 54 ページ: 2-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure XAFS study of bulk and nano size ZrO_2 particles (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshiasa, A., H.Arima, K.Murai, M.Okube, Y.Katayama, O.Ohtaka
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 190 ページ: 012119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density and structure of basaltic magma under high pressure and high temperature. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakamaki, T., Ohtani E., Urakawa, S., Suzuki, A., Terasaki, H., Katayama, Y., Funakoshi, K.
  • 雑誌名: Special Issue of the Review of High Pressure Science and Technology 19 ページ: 287-287
• [雑誌論文] Viscosity minimum of lunar high-Ti magma at high pressure and high temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Ohtani E., Nishida, K., Terasaki, H., Tateyama, R., Shiraishi, R., Kikegawa, T.
  • 雑誌名: Special Issue of the Review of High Pressure Science and Technology 19 ページ: 377-377
• [雑誌論文] The speciation of aqueous zinc(II)bromide solutions to 500 degC and 900 MPa determined using Raman spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Mibe, K., I-M.Chou, A.J.Anderson, R.A.Mayanovic, W.A.Bassett
  • 雑誌名: Chem.Geol. 259 ページ: 48-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Well-wetted olivine grain boundaries in partially molten peridotite in the asthenosphere (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T., D.Yamazaki, K.Mibe
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett. 283 ページ: 167-173
  • 査読あり
• [学会発表] X線イメージング法による融体の研究とその地球・惑星内部への適用. (2010)
  • 著者名/発表者名: 大谷栄治, 鈴木昭夫, 寺崎英紀, 白石令, 西田圭佑, 柴崎裕樹, 立山隆二, 久保友明, 加藤工, 下宿彰, 土井菜保子, 西原遊
  • 学会等名: 第27回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 20100309-20100310
• [学会発表] K_2TiSi_4O_<11>メルトの粘度と構造の圧力変化. (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木昭夫, 大谷栄治, 西田圭佑, 柴崎裕樹, 立山隆二
  • 学会等名: 第27回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 20100309-20100310
• [学会発表] Viscosity minimum of basaltic magma at high pressure. (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A., Ohtani E., Ando R., Terasaki H., Sakamaki T., Funakoshi K.
  • 学会等名: Global-Network symposium on Earth's Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20100302-20100304
• [学会発表] Density and structure of basaltic magma at high pressure and high temperature. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakamaki T., Ohtani E., Urakawa S., Suzuki A., Terasaki H., Katayama Y., Funakoshi K.
  • 学会等名: Global-Network symposium on Earth's Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20100302-20100304
• [学会発表] 高圧力下でのX線イメージングによる地球惑星物質の研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木昭夫
  • 学会等名: 物構研シンポジウム'09
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 20091117-20091118
• [学会発表] Viscosity minimum of lunar high-Ti magma at high pressure and high temperature. (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Ohtani E., Nishida, K., Terasaki, H., Tateyama, R., Shiraishi, R., Kikegawa, T.
  • 学会等名: International Conference on High Pressure Science and Technology(Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20090726-20090731
• [学会発表] Effect of CO_2 on the Second Critical Endpoint in the System Peridotite-CO_2-H_2O(invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: Mibe, K., T.Kawamoto, S.Ono
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2009
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2009-12-16
• [学会発表] Water partitioning and the effect of water on high pressure phase transformation of olivine (2009)
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., H.Yurimoto
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2009
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2009-12-14
• [学会発表] 5GPaでのPyrope-enstatite-H_2O系における高圧溶融実験と液相不混和の存在 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上徹, 徳永雄哉
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2009年年会・総会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] 圧力による含水NaAlSi_3O_8メルトの構造変化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山田明寛, 井上徹, 亀卦川卓美
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2009年年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] In-situ X-ray experiments using Diamond/SiC composite anvils prepared with hot isostatic pressing(HIP) (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohtaka, O
  • 学会等名: 47th EHPRG International Conference
  • 発表場所: 47th EHPRG International Conference
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] The water content and stability of magma generated at the bottom of the Earth's upper mantle(invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Inoue, A.Okabayashi
  • 学会等名: Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] High-pressure synchrotron x-ray micro-tomography at SPring-8 (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Urakawa, H.P.Terasaki, K.Funakosi, K.Uesugi, S.Yamamoto
  • 学会等名: Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] Density and structure of basaltic magma under high pressure and high temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Sakamaki, E.Ohtani, A.Suzuki, H.Terasaki, S.Urakawa, K.Katayama., K.Funakosh
  • 学会等名: Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] In-situ X-ray experiments using Diamond/SiC composite anvils prepared with hot isostatic pressing(HIP) (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohtaka, O
  • 学会等名: Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] The H_2O content of magma generated above 410km seismic discontinuity (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上徹、岡林亜実、小嶋花奈
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会(国際セッション)
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2009-05-19
• [学会発表] 高温高圧その場ラマン分光法による地殻流体中の化学種の推定(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 三部賢治, I-M.Chou, A.J.Anderson, R.A.Mayanovic, W.A.Bassett
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2009-05-17
• [学会発表] 新学術領域研究「中性子地球科学」マグマ班概要 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上徹、浦川啓、大高理、川本竜彦、鈴木昭夫、三部賢冶、舟越賢一、船守展正、寺崎英紀、中村美千彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2009-05-16
• [学会発表] Jadeiteメルトの圧力誘起構造変化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 浦川啓, 亀掛川卓美
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2009-05-16
• [学会発表] Caアルミノ珪酸塩メルトの急冷,減圧による構造緩和 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野陽介, 浦川啓, 亀掛川卓美
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2009-05-16
• [学会発表] 高温高圧その場ラマン分光法による沈み込み帯流体の構造に関する研究(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 三部賢治, I-M.Chou, W.A.Bassett
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2009-05-16
• [備考]
  • URL: http://yagi.issp.u-tokyo.ac.jp/shingakujutsu/index.html