マルチメガバール領域での圧力スケールの確立と地球中心核像の再構築

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21740374
• 研究種目: 若手研究(B)
• 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): 2009 – 2010
• キーワード: 地殻 / マントル / 核

研究概要

地球の核に相当する圧力である数百万気圧という圧力領域で、実験に使用できる圧力スケールを確立した。これを踏まえたうえで、地球核を構成すると考えられるFe、Fe_<90>Ni_<10>、Fe_<87.9>Ni_<4.4>Si_<7.7>、Fe_<88.1>Ni_<9.1>S_<2.8>といった合金の300万気圧に及ぶ高圧下における結晶構造や結晶軸比の温度依存性、圧縮率を調べた。その結果、地球内核はhcp構造の合金で構成されている可能性が高いこと、内核の地震波速度異方性が、地球の自転軸方向に結晶のc軸方向が選択配向することで説明されうること、内核に硫黄が含まれる場合はその密度はhcp-Fe-5 at.%Ni-4.8-7.3 at.%Sの組成で説明されうることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Equation of state of the NaCl-B2 phase up to 304 Gpa (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E. Ohtani, N. Hirao, Y. Ohishi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 109 ページ: 084912
  • DOI: doi:10.1063/1.3573393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability field of the hcp-structure for Fe, Fe-Ni, and Fe-Ni-Si alloys up to 3Mbar (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E. Ohtani, N. Hirao, Y. Ohishi
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 38 ページ: L09302
  • DOI: doi:10.1029/2011GL047178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase relationships of the Fe-FeS system in conditions up to the Earth's outer core (2010)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., Terasaki, H., Ohtani, E., Sakai, T., Kikegawa, T., Ohishi, T., Hirao, N., Sata, N., Kondo, T.
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett. 巻: 294 ページ: 94-100
  • 査読あり
• [学会発表] 内核相当圧力までのNaCl-B2状態方程式 (2011)
  • 著者名/発表者名: 境毅, 大谷栄治, 平尾直久, 大石泰生
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20111020-22
• [学会発表] Phase stability of subsolidus phases in Fe-Ni-S system at the core pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E. Ohtani, H. Terasaki, S. Kamada, N. Sata, Y. Ohishi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 幕張, 千葉
  • 年月日: 20110523-28
• [学会発表] Temperature profile of the outer core based on X-ray diffraction of Fe-Fe3S and (Fe, Ni)-(Fe, Ni)3S system (2010)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., Ohtani, E., Terasaki, H., Sakai, T., Ohishi, Y., Hirao, N., Sata., N.
  • 学会等名: AGU fall meeting 2010
  • 発表場所: USA, California, San Fransisco, Moscone Convention Center
  • 年月日: 20101213-17
• [学会発表] Compression of Fe-Ni-S alloy up to the pressure of the center of the Earth (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Ohtani, E., Terasaki, H., Kamada, S., Hirao, N., Sata, N., Ohishi, Y.
  • 学会等名: IMA2010
  • 発表場所: Budapest(INVITED)
  • 年月日: 20100821-27
• [学会発表] Density of Fe-Ni-S alloy at the pressure of the center of the Earth (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Ohtani, E., Terasaki, H., Kamada, S., Hirao, N., Sata, N., Ohishi, Y.
  • 学会等名: Dynamic Earth and Heterogeneous Structure
  • 発表場所: Japan, Sendai
  • 年月日: 20100713-15
• [学会発表] Compression study of S-bearing Fe-Ni alloy and (Fe, Ni)3S up to the core pressure conditions (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., E. Ohtani, H. Terasaki, S. Kamada, N. Hirao, N. Sata, Y. Ohishi
  • 学会等名: Global-Network Symposium on Earth's Dynamics
  • 発表場所: Japan, Sendai
  • 年月日: 20100302-4
• [学会発表] Melting Relationships of Fe-FeS System based on X-ray Diffraction (2010)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., E. Ohtani, H. Terasaki, T. Sakai, T. Kikegawa, Y. Ohishi, N. Hirao, N. Sata
  • 学会等名: Global-Network Symposium on Earth's Dynamics
  • 発表場所: Japan, Sendai, New Mitoya hotel
  • 年月日: 20100302-4
• [学会発表] Phase stability of S-bearing Fe-Ni alloy and (Fe, Ni)3S at the core pressure conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., H. Terasaki, E. Ohtani, S. Kamada, N. Hirao, N. Sata, Y. Ohishi
  • 学会等名: Americal Geophysical Union 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: America, California, San Fransisco
  • 年月日: 20091214-18
• [学会発表] Micro sample preparation using Focused Ion Beam system for the experiment at multimegabar pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T.
  • 学会等名: Laser Heating the DAC:Where we are and where we are going
  • 発表場所: America, California, Berkeley、Lawrence Berkeley National Laboratory
  • 年月日: 20091212-13
• [学会発表] Phase stability of (Fe, Ni)3S at ultra high pressure conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., S. Kamada, H. Terasaki, E. Ohtani, N. Hirao, H. Asanuma, N. Sata, Y. Ohishi
  • 学会等名: Joint AIRART-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Japan, Tokyo
  • 年月日: 20090726-31
• [学会発表] Stability of Fe3S under the core conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Kamada, S., H. Terasaki, T. Sakai, E. Ohtani, M. Miyahara, H. Asanuma, H. Hayashi, T. Kikegawa, Y. Ohishi, N. Hirao, N. Sata
  • 学会等名: Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Japan、Tokyo
  • 年月日: 20090726-31