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2020 年度 実績報告書

地球内部の窒素分布、および初期地球における窒素同位体分別の実験的解明

研究課題

研究課題/領域番号 18J21771
研究機関東京大学

研究代表者

福山 鴻  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
キーワード窒素 / 下部マントル / 高温高圧実験 / 酸化還元状態 / bridgmanite / ferropericlase / 大気-マントル共進化
研究実績の概要

本年度は今まで取り組んできた研究の一部を国際誌として報告できた他、下部マントルの主要鉱物であるbridgmanite (化学組成: (Mg, Fe)SiO3)やferropericlase (化学組成: (Mg, Fe)O)への窒素取り込み量に関する実験及び定量分析を行った。合成実験は愛媛大学地球深部ダイナミクスセンター (GRC)で行い、二次イオン質量分析法 (SIMS)による回収試料中の微量な窒素定量分析はフランスのCentre de Recherches Petrographiques et Geochimiques (CRPG)と東京大学大気海洋研究所との共同研究により行った。今年度はフランスへ渡航することはできなかったものの、前年度のうちに培った信頼関係のおかげで、日本で合成した試料をフランスに郵送することによって、2日間現地の研究者に分析してもらうことができた。
本年度の実験結果から、bridgmaniteとferropericlaseは鉄の固溶に伴い、窒素の溶解度が上昇することが本研究で分かった。bridgmaniteの窒素溶解度における鉄含有量の依存性に関する実験データは前年度に得られたbridgmaniteの窒素溶解度への温度依存性に関するデータと合わせて1本の論文にまとめるべく、現在投稿準備中である。
上記と前年度も含めた成果は国内外の学会で複数回の成果発表を行った。オンライン開催となったが、Goldschmidt2020では英語による録画での口頭発表とzoomによる質疑応答を行った。また、国際誌に掲載された成果は、東京大学、愛媛大学、広島大学でプレスリリースを行い、東京大学大学院理学系研究科・理学部のYouTubeチャンネルにて成果の解説を行うなど、アウトリーチ活動を積極的に行った。日本経済新聞では本研究で得られた成果が報道されている。

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

    (10件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] CRPG, ロレーヌ大学(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      CRPG, ロレーヌ大学
  • [雑誌論文] High nitrogen solubility in stishovite (SiO2) under lower mantle conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Ko Fukuyama, Hiroyuki Kagi, Toru Inoue, Sho Kakizawa, Toru Shinmei, Shunichi Hishita, Naoto Takahata & Yuji Sano
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-020-67621-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Increase of nitrogen solubility in ferropericlase and bridgmanite by iron incorporation under lower-mantle conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Ko Fukuyama, Hiroyuki Kagi, Toru Inoue, Sho Kakizawa, Toru Shinmei, Yuji Sano, Naoto Takahata, Shunichi Hishita, Cecile Deligny, Evelyn Furi
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Nitrogen Solubility in Bridgmanite Under Lower-Mantle Conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Ko Fukuyama, Hiroyuki Kagi, Toru Inoue, Toru Shinmei, Sho Kakizawa, Yuji Sano, Cecile Deligny, Evelyn Furi
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature dependence on nitrogen solubility in bridgmanite under lower mantle conditions: its role in formation of deep nitrogen reservoir through solidification of magma ocean2020

    • 著者名/発表者名
      Ko Fukuyama, Hiroyuki Kagi, Toru Inoue, Toru Shinmei, Sho Kakizawa, Yuji Sano, Cecile Deligny, Evelyn Furi
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] 下部マントル条件下におけるbridgmanite (MgSiO3)中の窒素取り込み量への温度依存性および鉄固溶量の影響2020

    • 著者名/発表者名
      福山 鴻, 鍵 裕之, 井上 徹, 柿澤 翔, 新名 亨, 三河内 岳, 佐野 有司, Cecile Deligny, Evelyn Furi
    • 学会等名
      日本鉱物科学会年会
  • [学会発表] 高温高圧実験とSIMS分析から求めたbridgmanite (MgSiO3)およびpericlase (MgO)への窒素溶解度:マグマオーシャンの固化過程における窒素貯蔵庫形成2020

    • 著者名/発表者名
      福山 鴻, 鍵 裕之, 井上 徹, 柿澤 翔, 新名 亨, 菱田 俊一, 高畑 直人, 佐野 有司, Cecile Deligny, Evelyn Furi
    • 学会等名
      日本地球化学会年会
  • [備考] 二酸化ケイ素が地球表層の窒素を地球超深部へ運ぶ

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2020/6917

  • [備考] 研究室の扉「地球超深部と大気の共進化」鍵裕之教授、福山鴻さん

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=oX8gSbVRcfE

  • [備考] 東大・広島大・愛媛大、二酸化ケイ素が地球表層の窒素を地球超深部へ運ぶことを発見

    • URL

      https://www.nikkei.com/article/DGXLRSP537044_S0A700C2000000/

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公開日: 2021-12-27  

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