巨大単結晶と大容量超高圧発生技術に基くマントル深部のレオロジー

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20224010
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 桂 智男 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (40260666)
• 研究分担者: 米田 明 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (10262841) ; 山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693) ; 富岡 尚敬 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30335418) ; 芳野 極 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30423338)
• キーワード: 単結晶合成 / 珪素自己拡散係数 / ペロフスカイト / スティショバイト / フォルステライト

研究概要

本年度は先ず本研究に必要な装置の購入を行った。第1はイメージングプレート読取装置である。これにより単結晶の方位決定精度と能率が格段に向上した。第2は焼結ダイヤモンド加工装置である。これにより焼結ダイヤによる超高圧発生技術開発がより柔軟に行えるようになった。第3は高圧装置の高推力化である。これにより単結晶合成が余裕を持って行えるようになった。第4はEBSD付FE-SEMである。これにより高分解の試料観察と実験試料の結晶方位観察が可能となった。
本年度行われた研究は以下の通りである。先ず第1に、教育研究特別経費で設置された6軸加圧装置の立ち上げを引き続き行った。これまで機械的理由によりスムーズな加圧が出来なかったが、制御ソフトウェアを改善することにより、スムーズな加圧が可能となった。これにより60万気圧の発生が確認された。第2に、大型放射光施設SPring-8におけるX線その場観察により、マルチアンビル装置として世界最高の96万気圧の発生を確認した。第3に、フォルステライト単結晶の珪素自己拡散実験を行った。第4にスティショバイトの単結晶合成を行い、1mmサイズの単結晶を得た。これを用いて珪素自己拡散係数測定と弾性定数測定を行っている。第5にMgSi03ペロフスカイトの単結晶合成を行い、それにより珪素自己拡散係数測定と変形実験を行っている。第3から第5項目に関しては、努力を重ねているが、まだ結果は得られていない。

研究成果

• [雑誌論文] The temperature-pressure-volume equation of state of platinum (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M., Ito, E., Katsura, T., Yamazaki, D., Yoshino, T., Yokoyama, A., Funakoshi, K.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 105 ページ: 013505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of high-pressure phase equilibria of Fe203 using the Kawai-type apparatus equipped with sintered diamond anvi Is (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito, E., Fukui, H, Katsura, T., Yamazaki, D., Yoshino, T., Aizawa, Y., Kubo, A, Yokoshi, S., Kawabe, K., Zhai, S. -M., Shatskiy, A., Okube, M., Nozawa, A. Funakoshi, K.
  • 雑誌名: American Mineralogists 94 ページ: 205-209
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-V-T relations of MgSiO3 perovskite determined by in situ x-raydiffraction using a large-volume high-pressure apparatus (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsura, T, . Yokoshl, S. . Kawabe, K., Shatskly, A., Manthilake, M. A. G. M, Zhal, S. -M., Pukui, H., Hegoda. A. C. ! . H., Yoshino, Y., Yamazaki, D., Matsuzakl, T., Yoneda, A., Ito, E. . Suglta, M. . Tornioka, N., Haglya. K., Nozawa, A., Funakoshi, K.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 36 ページ: L01305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boron-doped diamond heater and its application to large-volume. high-pressure and high-temperature experiments (2009)
  • 著者名/発表者名: Shatskiy, A., Yamazaki, D., Morard, G., Cooray, T., Matsuzaki, T., Higo, Y., Funakoshi, K., Sumiya, H., ! to, E., Katsura, T.
  • 雑誌名: Review of scientific instruments 80 ページ: 023907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precise determination of elastic constants for MgO by means of high-resolution inelastic x-ray scattering (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukui, H., Katsura, T., Kuribayashi, T., Matsuzaki, T., Yoneda, A., Ito, E., Kudo, Y., Tsutsui, S., Baron, A. Q. R.
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 15 ページ: 618-623
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manufacture of a new 6-axis apparatus (2008)
  • 著者名/発表者名: Ito E., Katsura, T., Yamazaki, D., Yoneda, A., Tado, M., Nishibara, E., Nakamura, A., Ochi, T.
  • 雑誌名: The Review of High Pressure Science and Technolog 18 (3) ページ: 208-213
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis of the cubic perovskite BaRuO3 and evolution of ferromagnetism in ARuO3 (A = Ca. Sr, Ba)ruthenates (2008)
  • 著者名/発表者名: Jin, C. -Q., Zhou, J. -S., Goodenough, J. B., Liu, Q. Q., Zhao, J. -G, Yang, L. X., Yu, Y., Yu, R. C, Katsura, T., Shatskiy, A., Ito, E.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United states of America 105 ページ: 7115-7119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deviatoric stress and mean pressure in MgO compressed in a Kawai-type apparatus above 30 GPa ; Evidence for reduction of deviatoric stress by annealing (2008)
  • 著者名/発表者名: Kubo, A., Yoneda, A., Katsura, T., Ito, E.
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 69 ページ: 2261-2264
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ X-ray diffraction of pyrolite to 40 GPa using Kawai-type apparatus with sintered diamond anvils : possibility for the existence of iron-rich metallic particles in the lower mantle (2008)
  • 著者名/発表者名: Kubo, A., ! to, E., Katsura, T., Fujino, K., Funakoshi, K.
  • 雑誌名: High Pressure Research 28 ページ: 351-362
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tourmaline breakdown in apelitic system : implioations for boron cycling through subduction zones (2008)
  • 著者名/発表者名: Ota, T., Kobayashi, K., Katsura, T., Nakamura, E.
  • 雑誌名: Contributions to Mineralogy and Petrology 155 ページ: 19-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dry mantle transition zone inferred from the electrical conductivity of wadsleyite and ringwoodite (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshino. T., Marithilake, G., Matsuzaki, T., Katsura, T.
  • 雑誌名: Nature 451 ページ: 326-329
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of majorite garnet and its implications forelectrical structure in the mantle transition zone (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T., Nishi, M, Matsuzaki, T, Yamazaki, D., Katsura, T.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 170 ページ: 193-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] No interconnection of ferro-periclase in post-spinel phase inferred from conductivity measurement (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T., Yamazaki, D., Ito, E., Katsura, T.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 35 ページ: L22303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical behavior of the ferromagnetic perovskite BaEuO3 (2008)
  • 著者名/発表者名: Zhou, J. -S., Matsubayashi, K., Uwatoko, Y., Jin, C. -Q., Cheng, J. -G., Goodenough, J. B., Liu, Q. Q., Katsura, T., Shatskiy, A., Ito, E.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101 ページ: 077206
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new 6-axis apparatus to squeeze the Kawai-cell of sintered diamond cubes
  • 著者名/発表者名: Ito, E., Katsura, T., Yamazaki, D., Yoneda, A., Tado, M., Ochi, T., Nishibara, E., Nakamura., A.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal expansion of forsterite at high pressures determined by in situ X-ray diffraction : the adiabatic geotherm in the upper mantle
  • 著者名/発表者名: Katsura, T., Shatskiy, A., Manthilake, M. A. G. M., Zhai, S. -M., Fukui, H., Yamazaki, D, Matsuzaki, T., Yoneda, A., Ito, E., Kuwata, A., Ueda, A., Nozawa. A, Funakoshi, K
  • 雑誌名: Physios of the Earth and Planetary Interiors (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of the major upper mantle minerals. a review
  • 著者名/発表者名: Katsura, T., Yoshino, T., Manthilake, M. A. G. M., Matsuzaki, T.
  • 雑誌名: Russian Geology and Geophysics (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-V-T relations of wadsleyite determined by in situ x-ray diffraction in a large-volume high-pressure apparatus
  • 著者名/発表者名: Katsure, T., Shatskly, A., Manthilake, M. A. G., Zhal, S. M., Fukul, H., Yamazaki, D., Matsuzakl, T., Yoshino, T., Yoneda, A., Ito, E., Sugta, M., Tomioka. N., Kuwata, A., Ueda, A., Tange, Y., Nozawa, A., Funakoshi, K.
  • 雑誌名: Gephysical Research Letters (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 上部マントル主要構成鉱物の電気伝導度
  • 著者名/発表者名: 桂智男, 芳野極, 松崎琢也, ギート=マンティラケ
  • 雑誌名: 岩石鉱物科学 (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen incorporation into forsterite in the systems Mg2SiO4-K2Mg(C03)2-H20 and Mg2Si04-H20-C at pressures of 7.5-14.0 GPa
  • 著者名/発表者名: Litasov, K. D., Shatskiy, A., Palyanov, Yu. N., Sokol, A. G., Katsura, T., Ohtani, E.
  • 雑誌名: Russian Geology and Geophysics (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of wadsleyite as a function of temperature and water content
  • 著者名/発表者名: Manthilake, M. A. G. M., Matsuzaki, T., Yoshino, T., Yamashita, S., Ito, E., Katsura, T.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Texture of (Mg, Fe)SiO3 perovskite and ferro-periclase aggregate : implications for rheology of the lower mantle
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, D., Yoshino, T., Matsuzaki, T., Katsura, T. Yoneda, A.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of iron content on electrical conductivity of ringwoodite. withimplicat ions for electrical structure in the transition zone
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T, Katsura, T.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reply to comments on "Electrical conductivity of wadsleyite as a function of temperature and water content" by Manthilake et al.
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T. Katsura, T.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Electrical Conductivity of the upper mantle materials (2009)
  • 著者名/発表者名: T Katsura, T Yoshino, T Matsuzaki, G Manthilake
  • 学会等名: Stagnant Slab Project International Symaposi叩
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-02-25
• [学会発表] Electrical Conductivity of Partially Molten Peridotite Analogue Under Shear : Supporting Evidence to the Partial Melting Hypothesis for the Oceanic Plate Motion E62 (2008)
  • 著者名/発表者名: G Manthilake, T Matsuzaki, T Yoshino, D Yamazaki, A Yoneda, B Ito, T Katsura
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2008
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] Is there significant amount of water in the transition zone? Perspective of electrical conductivity (2008)
  • 著者名/発表者名: T Yoshino, T Katsura, G Manthilake, T Matsuzaki
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2008
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] The Temperature-Pressure-Volume Equation of State of Platinum (2008)
  • 著者名/発表者名: M Matsui, E Ito, T Katsura, D Yamazaki, T Yoshino, A Yokoyama, K Funakoshi
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2008
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] 高圧高温下における白金の温度-圧力-体積状態方程式 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松井正典, 伊藤英司, 桂智男, 山崎大輔, 芳野極, 横山綾子, 上田安紘, 船越賢一
  • 学会等名: 第49回高圧討論会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2008-11-14
• [学会発表] スティショバイトの珪素自己拡散係数の測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: シャッキー=アントン, 松崎琢也, 小林桂, 山崎大輔, 芳野極, 米田明, 桂智男
  • 学会等名: 第49回高圧討論会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2008-11-14
• [学会発表] かんらん石多結晶体の電気伝導度への水の影響 : 上部マントルの電気伝導度構造の解釈 (2008)
  • 著者名/発表者名: 芳野極, 桂智男, Anton Shatzkiy, 松崎琢也
  • 学会等名: 第49回高圧討論会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2008-11-13
• [学会発表] ボロン-カーボンヒーターを用いた珪酸塩鉱物の熔融実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: D Yamazaki, A Shatzkiy, E Ito, T Katsura, T Yoshino, G Morard
  • 学会等名: 第49回高圧討論会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2008-11-13
• [学会発表] せん断場における部分熔融カンラン岩の電気伝導度 (2008)
  • 著者名/発表者名: ギート=マンティラケ, 桂智男, 山崎大輔, 芳野極, 松崎琢也, 米田明1, 伊藤英司
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2008年年会
  • 発表場所: 秋田
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 高圧高温X線解析データに基づく白金の温度一圧力一体積状態方程式の決定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松井正典, 伊藤英司, 桂智男, 山崎大輔, 芳野極, 横山綾子, 上田安紘, 船越賢一
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2008年年会
  • 発表場所: 秋田
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] Electrical Conductivity of Olivin, Wadsleyite and Ringwoodite as a function of Temperature and Water Content (2008)
  • 著者名/発表者名: T Katsura, T Yoshino, G Manthilake, T Matsuzaki
  • 学会等名: 5th Annual Meeting AOGS 2008
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2008-06-17
• [学会発表] X線非弾性散乱法によるフェロペリクレイスの弾性定数決定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福井宏之, 桂智男, 栗林貴弘, 松崎琢也, 工藤康弘, Baron Alfred
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2008-05-25