2019 年度研究成果報告書

中性子回折による含水マグマの構造測定：水素位置の圧力依存性の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	17K18797
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
研究分野	地球惑星科学およびその関連分野
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)	2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード	マグマ / 水 / 水素 / 高圧 / 高温
研究成果の概要	地球内部を再現した高温高圧条件下での含水マグマの構造をX線及び中性子回折実験によって決定した。重要な研究成果としては、含水マグマの持つネットワーク構造の周期性の特異な圧力依存性を発見したことが挙げられる。本研究によって、4GPaまでは圧力増加と共に周期性が伸びるが、それより高い圧力条件では周期性が縮むことを実験的に示した。つまり、マグマの構造は単調に変化するのではなく、圧力4GPa(深さ120km)に相当する条件下で不連続的に構造変化するため、その条件下でマグマの挙動も変化することが示唆される。地表のマグマとは異なる特徴を持つ地球内部のマグマの挙動を理解するために重要な知見を得ることができた。
自由記述の分野	地球科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	マグマは、火山や中央海嶺から地表へ噴出するものに加え、地下数百～数千kmの地球深部に局所的に存在するということが、主に地球物理学的探査から示唆されてきた。このような地球深部マグマの挙動を、その構造を研究することで解明することに成功した。本研究成果は、我が国とも関わり合いの深い火成活動を中心としたマグマに関連する諸現象を理解するための新たな基礎的知見をもたらしたという重大な意義を持つ。