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2020 年度 実施状況報告書

結晶内弾性変形のナノスケール可視化法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K20931
研究機関北海道大学

研究代表者

山本 順司  北海道大学, 総合博物館, 准教授 (60378536)

研究分担者 鍵 裕之  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70233666)
石橋 秀巳  静岡大学, 理学部, 准教授 (70456854)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード弾性変形 / 流体包有物 / 鉱物 / ラマン分光分析 / かんらん石
研究実績の概要

本研究では,流体包有物周辺の放射状応力分布から鉱物の弾性定数を決定する新手法の開発を目的としている.地震波トモグラフィーは地球内部を探る手法の中で傑出した存在感を示している.しかし,その解釈に必要な天然鉱物の弾性定数は未報告のものが多い.精度の高い弾性定数解析法として普及している共振法で天然鉱物が測定対象とならない主因は,解析に必要な試料の大きさが制約となっている.そこで本研究では,残留圧力を持つ流体包有物周辺に発現する応力分布を分光分析によって精密に測定し,応力分布の計算値に照らし合わせることで,サブミリメートルサイズの微小な天然鉱物にも適用できる新たな弾性定数決定法の開発をめざした.
当該年度は,点応力源周辺の応力分布の計算に加え,分光分析装置の波数分解能を向上させる作業に取り組んだ.特に波数分解能についてはsCMOSカメラを導入したことによって,従来のCCDカメラと比べて波数分解能は飛躍的に向上した.また,令和3年度に予定している空間分解能を向上させる作業に備えて,既設装置の空間分解能を測定することができた.これにより,令和3年度に予定している空間分解能向上作業に対して早期に着手することが可能となり,本課題の本丸と言える流体包有物周辺の応力分布の測定についても予定通りに進められる可能性が高まった.
応力分布を測定するための流体包有物の選定も進め,極東ロシアで採取したかんらん岩捕獲岩中のかんらん石から,孤立した球状の流体包有物を複数見いだした.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当該年度に予定していた作業は点応力源周辺の応力分布計算と波数分解能の向上措置である.いずれも予定通りに進めることができ,さらに令和3年度に予定している空間分解能を向上させる作業の準備段階にも達したため,当初の計画以上に進展したと言える.

今後の研究の推進方策

本課題は順調に進展しており,令和3年度に予定している作業にも令和2年度中に着手できたため,予定の完遂に向けてこの調子を維持できるよう努める.

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額が300,000円発生した理由は,新型コロナウィルス蔓延のため研究代表者と分担者間の往来が困難となり,旅費および合同作業の際に用いる消耗品の調達を次年度に見送ったためである.持ち越した作業は令和3年度に実施する予定であるため,次年度使用額は令和3年度に旅費および消耗品として使用する.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Experimental variable effects on laser heating of inclusions during Raman spectroscopic analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Yuuki、Yoshida Kenta、Yoneda Akira、Torimoto Junji、Yamamoto Junji
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 559 ページ: 119928~119928

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2020.119928

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Groundwater Anomaly Related to CCS-CO2 Injection and the 2018 Hokkaido Eastern Iburi Earthquake in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Sano Yuji、Kagoshima Takanori、Takahata Naoto、Shirai Kotaro、Park Jin-Oh、Snyder Glen T.、Shibata Tomo、Yamamoto Junji、Nishio Yoshiro、Chen Ai-Ti、Xu Sheng、Zhao Dapeng、Pinti Daniele L.
    • 雑誌名

      Frontiers in Earth Science

      巻: 8 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3389/feart.2020.611010

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Determination of total CO2 in melt inclusions with shrinkage bubbles2020

    • 著者名/発表者名
      Hanyu Takeshi、Yamamoto Junji、Kimoto Katsunori、Shimizu Kenji、Ushikubo Takayuki
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 557 ページ: 119855~119855

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2020.119855

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noble gas isotopic compositions of seamount lavas from the central Chile trench: Implications for petit-spot volcanism and the lithosphere asthenosphere boundary2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Junji、Hirano Naoto、Kurz Mark D.
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 552 ページ: 116611~116611

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2020.116611

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pressure dependence of micro‐Raman mass spectrometry for carbon isotopic composition of carbon dioxide fluid2020

    • 著者名/発表者名
      Yokokura Lena、Hagiwara Yuuki、Yamamoto Junji
    • 雑誌名

      Journal of Raman Spectroscopy

      巻: 51 ページ: 997~1002

    • DOI

      10.1002/jrs.5864

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure measurement and detection of small H2O amounts in high‐pressure H2O-CO2 fluid up to 141 MPa using Fermi diad splits and bandwidths of CO22020

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Yuuki、Torimoto Junji、Yamamoto Junji
    • 雑誌名

      Journal of Raman Spectroscopy

      巻: 51 ページ: 1003~1018

    • DOI

      10.1002/jrs.5865

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitrogen and noble gas isotopic compositions of mantle xenoliths from Far Eastern Russia: Implications for nitrogen isotopic characteristics of mantle wedge fluid2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto J.、Takahata N.、Sano Y.、Yanagita M.、Arai S.、Prikhod'ko V.S.
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 534 ページ: 116109~116109

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2020.116109

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] プチスポット溶岩の希ガス同位体比から海洋プレート直下マグマの起源を探る2020

    • 著者名/発表者名
      山本順司,平野直人,Mark D. Kurz
    • 学会等名
      日本質量分析学会同位体比部会

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公開日: 2021-12-27  

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