地球の核圧力条件下での鉄-軽元素系の融点の決定と温度構造モデルの構築

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19840007
• 研究種目: 若手研究(スタートアップ)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 境 毅 東北大学, 国際高等研究教育機構, 助教 (90451616)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 高温高圧 / 地球中心核 / 結晶構造

研究概要

地球の核に相当する数100万気圧での実験を可能にするために集束イオンビーム加工機を利用した技術開発を行った。この技術を用いて核を構成する鉄-軽元素系合金について地球中心圧力を超える373 GPaまでの実験に成功し、極限状態での結晶構造、密度、圧縮率といった物性を測定した。またマントル鉱物間の鉄-マグネシウム元素分配関係について圧力依存性および組成依存性をマントル最下部条件まで明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Fe-Mg partitioning between perovskite and ferropericlase at the lower mantle (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Ohtani, E., Terasaki, H., Sawada, N., Kobayashi, Y., Miyahara, M., Nishijima, M., Hirao, N., Ohishi, Y., Kikegawa, T.
  • 雑誌名: Am. Mineral. (IN PRESS)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent advances in the study of mantle phase transitions. Phys. Earth Planet (2008)
  • 著者名/発表者名: Ohtani, E. and Sakai, T.
  • 雑誌名: Int. 170 ページ: 240-247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase relations of Fe-Si alloy up to core conditions : Implications for the Earth inner core. (2008)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, H., Ohtani, E., Sakai, T., Terasaki, H., Kamada, S., Hirao, N., Sata, N., Ohishi, Y.
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 35 ページ: L12307, doi:10.1029/2008GL033863
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase relation of Fe-Ni-S ternary system at the core pressure and temperature. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Kamada, S., Terasaki, H., Ohtani, E., Hidetoshi, A., Hirao, N.
  • 雑誌名: SPring-8 User Experimental Report ページ: 2008A1601
• [雑誌論文] Study of high pressure phases of iron-nickel-silicon alloy at Multi-mega bar pressure and high temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: Ohtani, E., Asanuma, H., Terasaki, H., Sakai, T., Kamada, S., Sawada, N., Kondo, T., Hirao, N.
  • 雑誌名: SPring-8 User Experimental Report ページ: 2008A1144
• [雑誌論文] Melting temperature and the crystal structure of Fe-Ni-S system at multi-megabar pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Kamada, S., Terasaki, H., Ohtani, E., Murakami, M., Hidetoshi, A., Hirao, N.
  • 雑誌名: SPring-8 User Experimental Report ページ: 2008B1625
• [雑誌論文] The application of FIB system to ultra-high pressure Earth science (2008)
  • 著者名/発表者名: Miyahara, M., Sakai, T., Ohtani, E., Kobayashi, Y., Kamada, S., Kondo, T., Nagase, T., Yoo, J-H., Nishijima M., and Vashaei, Z.
  • 雑誌名: The Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 103 ページ: 88-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] FIB法によるDAC試料のTEM薄膜試料作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 境毅
  • 雑誌名: 高圧力の科学と技術 18 ページ: 38-43
  • 査読あり
• [学会発表] Mg-Fe Partitioning between lower mantle minerals and their spin transitions (2008)
  • 著者名/発表者名: Ohtani, E., Sakai, T.
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) Fall meeting, MR23A-01
  • 発表場所: Moscone Convention Center, San Francisco, California, USA(INVITED)
  • 年月日: 20081215-19
• [学会発表] Phase stability of (Fe,Ni)3S at the core pressure conditions (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Kamada, S., Terasaki, H., Ohtani, E., Hirao, N., Asanuma, H., Sata, N., Ohishi, Y.
  • 学会等名: conditions. American Geophysical Union (AGU) Fall meeting, MR41A-1782
  • 発表場所: Moscone Convention Center, San Francisco, California, USA
  • 年月日: 20081215-19
• [学会発表] Phase and Melting Relations of Fe-S System up to the Outer Core Conditions (2008)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., Terasaki, H., Sakai, T., Ohtani, E., Miyahara, M., Asanuma, H., Hayashi, H., Kikegawa, T., Ohishi, Y., Hirao, N., Sata, N.
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) Fall meeting, MR41A-1783
  • 発表場所: Moscone Convention Center, San Francisco, California, USA
  • 年月日: 20081215-19
• [学会発表] Phase relations of Fe-Si alloy up to core conditions : Implications for the Earth inner core. (2008)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, H., Ohtani, E., Sakai, T., Terasaki, H., Kamada, S., Hirao, N., Sata, N., Ohishi, Y.
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) Fall meeting, MR41A-1784
  • 発表場所: Moscone Convention Center, San Francisco, California, USA
  • 年月日: 20081215-19
• [学会発表] マルチメガバール領域での(Fe,Ni)3S構造安定性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 境毅, 鎌田誠司, 大谷栄治, 寺崎英紀, 宮原正明, 西嶋雅彦, 平尾直久, 佐多永吉, 大石泰生
  • 学会等名: 第49回高圧討論会, 3B03
  • 発表場所: 姫路市, 姫路商工会議所
  • 年月日: 20081112-14
• [学会発表] 地球核条件までの鉄-硫黄系の相平衡と融解関係 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鎌田誠司, 寺崎英紀, 境毅, 大谷栄治, 宮原正明, 淺沼英利, 亀卦川卓美, 大石泰生, 平尾直久, 佐多永吉
  • 学会等名: 第49回高圧討論会3B02
  • 発表場所: 姫路市, 姫路商工会議所
  • 年月日: 20081112-14
• [学会発表] Phase relations of Fe-Si alloy up to core conditions (2008)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, H., Ohtani, E., Sakai, T., Terasaki, T., Kamada, S., Hirao, N., Sata, N., Ohishi, Y.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008年大会, I128-015
  • 発表場所: 幕張メッセ 国際会議場、千葉市
  • 年月日: 20080525-30
• [学会発表] Phase relation of Fe-FeS system under the core conditions (2008)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., Terasaki, H., Ohtani, E., Sakai, T., Kikegawa, T., Ohishi, Y., Hirao, N., Sata, N.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008年大会, I128-016
  • 発表場所: 幕張メッセ 国際会議場、千葉市
  • 年月日: 20080525-30
• [学会発表] Fe-Mg partitioning between perovskite, post-perovskite, and ferropericlase at the lowermost mantle (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakai T., Ohtani E., Miyahara M., Nishijima M., Terasaki H., Kondo T., Kikegawa T., Hirao N. , Ohishi Y.
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) Fall meeting, MR31B-0365
  • 発表場所: Moscone West and Moscone South, San Francisco, California, USA
  • 年月日: 20071210-14
• [学会発表] Melting curve of iron-silicon alloy to the core-mantle boundary pressure and the thermal structure of the Earth's core (2007)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, H., Ohtani, E., Sakai, T., Terasaki, H., Kamada, S., Kondo, T., Kikegawa, T.
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) Fall meeting, MR31B-0369
  • 発表場所: Moscone West and Moscone South, San Francisco, California, USA,
  • 年月日: 20071210-14
• [学会発表] Partitioning of iron between perovskite, post-perovskite, and ferropericlase up to 154 GPa and 2000 K (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Ohtani, E., Miyahara, M., Nishijima, M., Terasaki, H., Kondo, T., Kikegawa, T., Hirao, N., Ohishi, Y.
  • 学会等名: International workshop on Synchrotron high-pressure mineral physics and materials science, The Advanced photon Source
  • 発表場所: Argonne National Laboratory, Argonne, Illinois USA
  • 年月日: 20071206-07
• [学会発表] マントル最下部における珪酸塩-酸化物間のFe-Mg分配関係 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西嶋雅彦, 亀卦川卓美, 平尾直久, 佐多永吉, 大石泰生
  • 学会等名: 第48回高圧討論会, 3P40
  • 発表場所: 倉吉市, 倉吉パークスクエア
  • 年月日: 20071120-22
• [学会発表] 鉄-硫黄系の高温高圧下におけるサブソリダス相 (2007)
  • 著者名/発表者名: 鎌田誠司, 寺崎英紀, 境毅, 大谷栄治, 亀卦川卓美, 大石泰生, 平尾直久, 佐多永吉
  • 学会等名: 第48回高圧討論会, 1P32
  • 発表場所: 倉吉市, 倉吉パークスクエア
  • 年月日: 20071120-22
• [学会発表] The application of a FIB-TEM/STEM work to the earth and planetary science (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyahara, M., Sakai, T., Ohtani, E., Uehara, S., El Goresy, A., Kamada, S., Kondo, T., Nagase, T., Nishijima, M., Vashaei, Z., Yoo, J.H., Kitagawa, R.
  • 学会等名: The 21st Century COE [Earth Science] International Symposium "Dynamic Earth: its origin and future", SD-P02
  • 発表場所: Sendai city war reconstruction memorial hall, Sendai, Japan
  • 年月日: 20070918-21
• [学会発表] ポストペロブスカイトとフェロペリクレ-スの元素分配-マントル最下部の構造への適用(Element partitioning between post-perovskite and ferropericlase and implication to the lowermost mantle structure) (2007)
  • 著者名/発表者名: 境毅, 大谷栄治, 宮原正明, 西嶋雅彦, 近藤忠, 亀卦川卓美
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2007年大会, I128-015
  • 発表場所: 幕張メッセ 国際会議場、千葉市
  • 年月日: 20070519-24
• [学会発表] The FIB milling of LHDAC sample for TEM, EMPA and SEM analyses (2007)
  • 著者名/発表者名: 境毅, 大谷栄治, 寺崎英紀, 宮原正明, 境毅, 大谷栄治, 小林祐介, 鎌田誠司, 近藤忠, 西嶋雅彦, 長瀬敏郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2007年大会, I128-P025
  • 発表場所: 幕張メッセ 国際会議場、千葉市
  • 年月日: 20070519-24
• [学会発表] The application of FIB system to high-pressure earth science (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyahara, M., Sakai, T., Ohtani, E., Kobayashi, Y., Kamada, S., Kondo, T., El Goresy, A., Nagase, T., Yoo, J.-H., Masahiko, N., Vashaei, Z.
  • 学会等名: 7th High Pressure Mineral Physics Seminar, P1-29
  • 発表場所: Matsushima, Japan
  • 年月日: 20070508-12
• [学会発表] Melting curve of Fe-Si alloy up to core-mantle boundary pressure (2007)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, H., Ohtani, E., Sakai, T., Kamada, S., Terasaki, H., Kondo, T., Kikegawa, T.
  • 学会等名: 7th High Pressure Mineral Physics Seminar, P2-24
  • 発表場所: Matsushima, Japan
  • 年月日: 20070508-12