高圧マグマ学から探る初期から現在に至るマグマの変遷

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04860
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 坂巻 竜也 東北大学, 理学研究科, 助教 (30630769)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 高圧 / 構造物性 / マグマ / 珪酸塩ガラス

研究実績の概要

現在の地球内部構造の描像や初期地球における化学進化を解明するためには、地球深部でのマグマの挙動を定量的に理解する必要がある。本研究では地球深部でのマグマの振る舞いを解き明かすべく、地球内部環境を再現した高温高圧実験に基づいた様々な研究を遂行した。特に、(1)高圧下でのケイ酸塩ガラスの構造物性に関する研究、(2)地球内部物質の弾性特性測定の研究テーマに対して積極的に研究に取り組んだ。
(1) 高圧下でのケイ酸塩ガラスの構造物性に関する研究
地球内部におけるマグマの挙動を理解する上で，その模擬物質であるケイ酸塩ガラスの構造物性を高温高圧条件下で調べることは重要である。パイロープ組成のガラスに対して、超音波法による音速測定とＸ線回折法に基づく構造解析を行い、弾性特性の特異な挙動を構造変化の観点から解明することに成功できた。この研究成果はAmerican Mineralogistで発表した。また、金属陽イオンがケイ酸塩ガラスの弾性特性に及ぼす効果を系統的に調べ、各イオンの性質を明らかにすることに成功した。この研究成果はPhysics and Chemistry of Mineralsで発表した。
(2) 地球内部物質の弾性特性測定
核マントル境界での存在が示唆されているwustiteの音速を高温高圧下で測定することに成功した。地震学的の報告されている地震波の超低速度域の存在はwustiteに富むことで説明できることを実験的に示すことができた。本研究成果はProgress in Earth and Planetary Scienceで発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Elastic properties and structures of pyrope glass under high pressures (2021)
  • 著者名/発表者名: Hisano, N., Saskamaki, T., Ohashi, T., Funakoshi, K., Higo, Y., Shibazaki, Y., Suzuki, A.
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 106 ページ: 7-14
  • DOI: 10.2138/am-2020-7410
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of alkali and alkaline-earth cations on the high-pressure sound velocities of aluminosilicate glasses (2020)
  • 著者名/発表者名: Aoki, K., Sakamaki, T., Ohashi, T., Ikeda, O., Suzuki, A.
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 47 ページ: -
  • DOI: 10.1007/s00269-020-01098-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] An experimental system for time-resolved x-ray diffraction of deforming silicate melt at high temperature (2020)
  • 著者名/発表者名: Okumura, S., Uesugi, K., Sakamaki, T., Goto, A., Uesugi, M., Takeuchi, A.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 91 ページ: 155-160
  • DOI: 10.1063/5.0009769
  • 査読あり
• [雑誌論文] The sound velocity of wustite at high pressures: implications for low-velocity anomalies at the base of the lower mantle (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, R., Sakamaki, T., Ohtani, E., Fukui, H., Kamada, S., Suzuki, A., Tsutsui, S., Uchiyama, H., Baron, A.Q.R.
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40645-020-00333-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Sound velocity measurements of B2-FeNiSi alloy under high pressure by inelastic X-ray scattering: implications for the composition of the Earth’s core (2021)
  • 著者名/発表者名: Dominijanni, S., McCammon, C., Ohtani, E., Ikuta, D., Sakamaki, T., Ishii, T., Crinti, G., Dubrovinsky L.S., Khandarkhaeva, S., Fedotenko, T., Glazyrin, K., Uchiyama H., Fukui, H., Baron, A.Q.R.,
  • 学会等名: International Symposium on Experimental Mineralogy, Petrology and Geochmistry
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of water on the structure of sodium silicate melts under pressure (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohashi, T., Sakamaki, T., Funakoshi, K., Muranushi, M., Shito, C., Ikeda, O., Shibazaki, Y., Suzuki, A.
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Density of Fe3+-bearing magma at high pressure (2020)
  • 著者名/発表者名: Ban, R., Sakamaki, T., Suzuki, A.
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Phase boundary and kinetics of moganite-coesite phase transition at high-pressure and high-temperature: implications for an impact event and trace of water on the Moon (2020)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, S., Kayama, M., Sakamaki, T., Ohashi, T., Suzuki, A.
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Sound velocity of B2-FeNiSi alloy at high pressure determined with inelastic X-ray scattering: implications for the composition of the Earth’s inner core (2020)
  • 著者名/発表者名: Dominijanni, S., Ohtani, E., Ikuta, D., Sakamaki, T., Fukui, H., McCammon, C.A, Dubrovinsky, L.S., Uchiyama H., Baron, A.Q.R.
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会