地球内部での水及び二酸化炭素の挙動とその分布

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20244086
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 井上 徹 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (00291500)
• 研究分担者: 山田 明寛 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, グローバルＣＯＥ助教 (00543167) ; 安東 淳一 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50291480) ; 大藤 弘明 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (80403864)
• 研究期間 (年度): 2008-04-08 – 2013-03-31
• キーワード: 高圧含水相 / 高温高圧実験 / 放射光実験 / 水 / 二酸化炭素 / 揮発性元素 / マグマ

研究概要

含水マントルに関する研究では、特にAlの影響を明らかにするための実験を集中的に行った。特にperovskite, stishovite, phase D, superhydrous phase BにHとAlのカップリングにより水がより多く含まれることが明らかとなった。またこのカップリング様式を詳細な化学組成測定とSIMSによる含水量測定により明らかとし、さらに格子定数を明らかにすることにより、これらの鉱物の密度を明らかとした。
水に富んだ高圧流体相の振る舞いについては、特に、高温高圧下で生成されるマグマの含水量を明らかにする研究を遂行し、その知見を基に地球深部で生成されるマグマの重力的安定性について議論した。また、マグマの構造に関する知見を得るため放射光Ｘ線その場観察実験を行ったが、その研究をさらに拡張するために中性子を利用した実験にも着手した。
さらに、蛇紋石及びphase A等のスラブで安定な含水鉱物に焦点を絞り、水の運搬を議論するための実験を行った。手法は放射光Ｘ線その場観察実験を採用し、高温高圧下での状態方程式を決定した。これらの研究は論文として投稿中である。
さらに二酸化炭素の影響を明らかにするために、MgCO3とSiO2の高圧下での脱二酸化炭素反応もしくは溶融反応の様子を圧力の違いで見出し、現在その理由についてさらに明らかにする研究を進めている。

現在までの達成度 (区分)

理由

24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

24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] Synthesis of tungsten trioxide nanoparticles by microwave plasma in liquid and analysis of physical properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Hattori, Y., S. Nomura, S. Mukasa, H. Toyota, T. Inoue, T. Kasahara
  • 雑誌名: J. Alloys and Compounds, 巻: 560 ページ: 105-110
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.01.137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Intersite Charge Transfer in Charge-Disproportionated Perovskite YCu3Fe4O12 (2013)
  • 著者名/発表者名: Etani, H., Yamada, I., Ohgushi, K., Hayashi, N., Kusano, Y., Mizumaki, M., Kim, J., Tsuji, N., Takahashi, R., Nishiyama, N., Inoue, T., Irifune, T., Takano, M.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 52 ページ: 3985-3989
  • DOI: 10.1021/ja312015j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of tungsten oxide, silver, and gold nanoparticles by radio frequency plasma in water (2013)
  • 著者名/発表者名: Hattori, Y., S. Nomura, S. Mukasa, H. Toyota, T. Inoue, T. Usui
  • 雑誌名: J. Alloys and Compounds 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pd2+-incorporated perovskite CaPd3B4O12 (B=Ti, V) (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiro, K., Yamada, I., Ikeda, N., Ohgushi, K., Mizumaki, M., Takahashi, R., Nishiyama, N., Inoue, T., Irifune, T.
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 52 ページ: 1604-1609
  • DOI: 10.1021/ic3025155
  • 査読あり
• [雑誌論文] B-site deficiencies in A-site-ordered perovskite LaCu3Pt3.75O12 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ochi,M., Yamada, I., Ohgushi, K., Kusano, Y., Mizumaki, Takahashi, R., Nishiyama, N., Inoue, T., Irifune, T.
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 52 ページ: 3985-3989
  • DOI: 10.1021/ic302809v
  • 査読あり
• [雑誌論文] On oriented ilmenite needles in garnet porphyroblasts from deep crustal granulites: implications for fluid evolution and cooling On oriented ilmenite needles in garnet porphyroblasts from deep crustal granulites: implications for fluid evolution and cooling history (2013)
  • 著者名/発表者名: Das, K., Tomioka, N., Bose, S. and Ando, J.
  • 雑誌名: Lithos 巻: 156-159 ページ: 230-240
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2012.11.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plastic deformation experiments to high strain on mantle transition zone minerals wadsleyite and ringwoodite in the rotational drickamer apparatus (2013)
  • 著者名/発表者名: Hustoft, J., Amulele, G., Ando, J., Otsuka, K., Du, Z., Jing, Z. and Karato, S.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 361 ページ: 7-15
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2012.11.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nano-layered diamond sintered compact obtained by direct conversion from highly oriented graphite under high pressure and high temperature. (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Isobe, H. Ohfuji, H. Sumiya, T. Irifune
  • 雑誌名: ournal of Nanomaterials 巻: 2013 ページ: 380165
  • DOI: 10.1155/2013/380165
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure Raman spectroscopy study of LiGaO2. (2013)
  • 著者名/発表者名: L. Lei, H. Ohfuji, J. Qin, X. Zhang, F. Wang, T. Irifune
  • 雑誌名: Solid State Communications 巻: 164 ページ: 6-10
  • DOI: 10.1016/j.ssc.2013.03.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel technique for the synthesis of nanodiamond powder (2013)
  • 著者名/発表者名: L. Fang, H. Ohfuji, T. Irifune
  • 雑誌名: Journal of Nanomaterials 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redetermination of high-temperature heat capacity of Mg2SiO4ringwoodite: Measurement and lattice vibrational model calculation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kojitani, H., M. Oohata, T. Inoue, M. Akaogi
  • 雑誌名: Am. Mineral. 巻: 97 ページ: 1314-1319
  • DOI: DOI:10.2138/am.2012.4054
• [雑誌論文] Electronic spin states of ferric and ferrous iron in the lower-mantle silicate perovskite (2012)
  • 著者名/発表者名: Lin, J-F., E. E. Alp,Z. Mao, T. Inoue, C. McCammon, Y. Xiao, P. Chow,and J. Zhao
  • 雑誌名: Am. Mineral 巻: 97 ページ: 592-597
  • DOI: DOI:10.2138/am.2012.4000
• [雑誌論文] Benzo[b]trithiophene polymer network prepared by electrochemical polymerization with a combination of thermal conversion (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakae, T., S. Mizobuchi, M. Yano, T. Ukai, H. Sato, T. Shinmei, T. Inoue, T. Irifune and H. Sakaguchi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 ページ: 140-141
  • DOI: 10.1246/cl.2012.140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of graphite crystallinity on the microtexture of nano-polycrystalline diamond obtained by direct conversion. (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ohfuji, S. Okimoto, T. Kunimoto, F. Isobe, H. Sumiya, K. Komatsu, T. Irifune
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals, 巻: 39 ページ: 543-552
  • DOI: 10.1007/s00269-012-0510-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disorder-activated Raman Spectra of Cubic Rocksalt-type Li(1-x)/2Ga(1-x)/2MxO (M = Mg, Zn) Alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Lei, H. Ohfuji, T. Irifune, J. Qin, T. Shinmei, X. Zhang
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 112 ページ: 043501
  • DOI: 10.1063/1.4739766
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-P behavior of anorthite composition and some phase relations of the CaO-Al2O3-SiO2 system to the lower mantle of the Earth, and their geophysical implications. (2012)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, H. Ohfuji, N. Nishiyama, Q. He, T. Sanehira, T. Irifune
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 117 ページ: B09205
  • DOI: 10.1029/2012JB009290
  • 査読あり
• [学会発表] Experimental study on the stability of graphitic C3N4 under high pressure and high temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ohfuji
  • 学会等名: 6th International Workshop on Spinel Nitrides and Related Materials
  • 発表場所: Ruedesheim, Germany
  • 年月日: 20120909-20120914
• [学会発表] Experimental study on the martensite-like phase transition mechanism of graphite to hexagonal diamond (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ohfuji, H. Takeuchi
  • 学会等名: Joint 2012 COMPRES Annual Meeting and High-Pressure Mineral Physics Seminar-8
  • 発表場所: Lake Tahoe, USA
  • 年月日: 20120709-20120713
• [学会発表] Phase relations and melt compositions in hydrous pyrolite system (2012)
  • 著者名/発表者名: Yang, C., Inoue, T.
  • 学会等名: Joint 2012 COMPRES Annual Meeting and High-Pressure Mineral Physics
  • 発表場所: Lake Tahoe, CA, USA
  • 年月日: 2012-07-11
• [学会発表] Developments of 6-6 type compression for high-pressure neutron diffraction at PLANET (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamada, A., Inoue, T., Yagi, T.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2012
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2012-05-23
• [学会発表] Phase relations and melt compositions in hydrous pyrolite system (2012)
  • 著者名/発表者名: Yang, C., Inoue, T.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2012
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] High pressure phase relations of hydrous MORB and hydrous Harzburgite in the mantle transition zone (2012)
  • 著者名/発表者名: Suenami, H., Inoue, T.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2012
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2012-05-20
• [学会発表] Redetermination of high-temperature heat capacity of Mg2SiO4 ringwoodite
  • 著者名/発表者名: Kojitani, H., Oohata, M., Inoue, T., Akaogi, M.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2012
  • 発表場所: Chiba, Japan
• [学会発表] Neutron camera installed in BL11 "Planet" beamline in J-PARC
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., Arima, H., Terasaki, H., Hattori, T., Sano, A.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2012
  • 発表場所: Chiba, Japan
• [学会発表] ake off of the J-PARC high-pressure neutron diffractometer PLANET
  • 著者名/発表者名: Hattori, T., Sano-Furukawa, A., Arima, H., Utsumi, W., Inoue, T., Kagi, H., Yagi, T.,
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2012
  • 発表場所: Chiba, Japan
• [学会発表] The water storage capacities and the effect of water on the high pressure phase transformation boundaries of mantle minerals
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., Yang, C., Suenami, H., Yabuki, T., Yurimoto, H.
  • 学会等名: Joint 2012 COMPRES Annual Meeting and High-Pressure Mineral Physics
  • 発表場所: Lake Tahoe, CA, USA
• [学会発表] New high pressure neutron beamline PLANET in J-PARC
  • 著者名/発表者名: Hattori, T., Sano-Furukawa, A., Arima, H., Utsumi, W., Katayama, Y., Nagai, T., Inoue, T., Kagi, H., Yagi, T.
  • 学会等名: Joint 2012 COMPRES Annual Meeting and High-Pressure Mineral Physics
  • 発表場所: Lake Tahoe, CA, USA
• [学会発表] J-PARC BL11 "PLANET"ビームライン設置の中性子カメラテスト実験
  • 著者名/発表者名: 井上徹，有馬寛，服部高典，佐野亜沙美
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会・総会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Mg2SiO4リングウッダイトの高温熱容量の再決定
  • 著者名/発表者名: 糀谷浩，大畑円佳，赤荻正樹，井上徹
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会・総会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Neutron camera test experiment installed in J-PARC BL-11 "PLANET" beamline
  • 著者名/発表者名: Inoue, T.
  • 学会等名: IUCrHP2012/QuBS2012
  • 発表場所: Mito, Japan
• [学会発表] J-PARC超高圧中性子回析装置（PLANET）の性能
  • 著者名/発表者名: 服部高典，佐野亜沙美，塩家正広，山田明寛，有馬寛，井上徹，稲村泰弘，伊藤崇芳，小松一生，鍵裕之，永井隆哉，飯高敏明，内海渉，片山芳則，八木健彦
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学会館
• [学会発表] -PARC BL11 "PLANET"ビームライン設置の中性子カメラ予備実験
  • 著者名/発表者名: 井上徹，有馬寛，服部高典，佐野亜沙美
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学会館
• [学会発表] X線その場観察を用いた高圧下における緑泥石の脱水分解反応
  • 著者名/発表者名: 末次秀規，井上徹
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学会館
• [学会発表] 無水，含水KAlSi3O8メルトの圧力による構造変化
  • 著者名/発表者名: 山田明寛，井上徹，亀卦川卓美
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学会館
• [学会発表] 高圧下におけるLuCu3Fe4O12のメスバウアー分光，第53回高圧討論会，大阪大学会館
  • 著者名/発表者名: 中倉勇太，川上隆輝，山田幾也，恵谷英宜，高橋亮治，西山宣正，井上徹，入舩徹男，高野幹夫
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学会館
• [学会発表] The maximum water storage capacities in nominally anhydrous minerals in the mantle transition zone and lower mantle
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., Yurimoto, H.
  • 学会等名: AGU Fall Meeing 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] 六方晶ダイヤモンドの単相バルク焼結体合成と組織評価
  • 著者名/発表者名: 大藤弘明，元木健介，磯部太志，入舩徹男，角谷均
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪）
• [学会発表] 天然多結晶ダイヤBallasの鉱物学的・結晶学的研究
  • 著者名/発表者名: 大藤弘明，竹田侑平，鍵裕之，福良哲史
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] グラファイト－六方晶ダイヤモンドの相転移メカニズム－グラファイトの結晶性と静水圧性の影響－
  • 著者名/発表者名: 大藤弘明，山下智晴
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] グラファイト→六方晶ダイヤモンドの相転移メカニズムの実験的考察－グラファイトの結晶性と静水圧性の影響－
  • 著者名/発表者名: 大藤弘明，山下智晴
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉）
• [学会発表] Change in elastic property of vitreous GeO2 with pressure
  • 著者名/発表者名: Yamada, A., Kono, Y., Yu, T., Inoue, T., Wang, Y.
  • 学会等名: AOGS-AGU (WPGM) Joint Assembly
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [備考] 愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター
  • URL: http://www.ehime-u.ac.jp/~grc/