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2022 年度 実施状況報告書

鉱物-マグマ間の2価鉄および3価鉄分配の決定とマントル酸化還元度進化モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 21K18655
研究機関愛媛大学

研究代表者

桑原 秀治  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (50505394)

研究分担者 中田 亮一  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (50726958)
門屋 辰太郎  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), Young Research Fellow (60801347)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
キーワード2価鉄 / 3価鉄 / 分配 / マントル酸化還元度 / マグマオーシャン
研究実績の概要

本研究は地球上部マントルおよび下部マントルの酸化鉄の価数分布に制約を加えることを目的としている。これまでの実験結果に基づき、以下のことが明らかとなった。1)岩石惑星形成時における金属核の分離圧力が20万気圧を超えるとマグマオーシャン中の2価鉄の電荷不均化反応が効率よくすすみ、現在の地球上部マントルに比べて約一桁程度高い3価鉄が生成する。2)下部マントル最上部圧力条件(23万気圧~27万気圧)ではブリッジマナイト―マグマ間で2価鉄と3価鉄の分別はほとんど起こらず、その比は一定を保つ。
本年度は前年度に行った金属核形成期におけるマグマオーシャン中の2価鉄の電荷不均化反応に関する結果を取りまとめ、国際学術誌に発表することができた。また、ブリッジマナイト―マグマ間の2価鉄と3価鉄分配に関する高圧実験および放射光施設での分析も予定どおり行うことができ、こちらも論文として国際学術誌に受理された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定通り、高圧実験と放射光施設での鉄価数分析を行い、ブリッジマナイトとマグマの鉄価数を決定することができた。得られた実験結果は合わせて3本の論文にまとめ、国際学術誌に投稿することができた。したがって、本研究課題は順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

これまで得られた結果をもとに、地球形成過程において2価鉄と3価鉄がどのようにマントル内で分布したのかに関するモデルを構築するとともに、さらなる圧力下での実験、分析も進めていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

当初の予定ではマントル酸化還元度進化に関する理論モデルについて、分担者との共同研究に係る旅費に使用予定であったが、都合が合わず使用することができなかった。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Hadean mantle oxidation inferred from melting of peridotite under lower-mantle conditions2023

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara Hideharu、Nakada Ryoichi、Kadoya Shintaro、Yoshino Takashi、Irifune Tetsuo
    • 雑誌名

      Nature Geoscience

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41561-023-01169-4

    • 査読あり
  • [学会発表] THERMOCHEMICAL SIMULATION OF BOCKFJORD VOLCANIC COMPLEX CARBONATES, A TERRESTRIAL MARTIAN ANALOG2023

    • 著者名/発表者名
      Chang-Chin Wang, Tomohiro Usui, Mohit Melwani-Daswani, Haruna Sugahara, Ryoichi Nakada, Mizuho Koike, Hans Amundsen
    • 学会等名
      54th Lunar and Planetary Science Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] IN-SITU NITROGEN SPECIATION OF SHERGOTTITE MARTIAN METEORITES AND TERRESTRIAL MARS ANALOG2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Koike, Ai Kurokawa, Kento Onishi, Ryoichi Nakada, Yuta Sumiya, Tomohiro Usui, Haruna Sugahara, and Hans Amundsen
    • 学会等名
      54th Lunar and Planetary Science Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Oxidizing magma ocean due to redox disproportionation of Fe2+ at high pressures and implications for the atmosphere2022

    • 著者名/発表者名
      Hideharu Kuwahara, Ryoichi Nakada, Shintaro Kadoya, Takashi Yoshino, Tetsuo Irifune
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal conductivity of hydrous stishovite and DHMS minerals; Implications for seismicity along Japanese trench subduction zone2022

    • 著者名/発表者名
      Bill Sweidan, Kenji Ohta, Yoshiyuki Okuda, Steeve Greaux, Manabu Kodama, Takashi Yagi, Hideharu Kuwahara
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 下部マントル条件下での天然含水玄武岩の相関係2022

    • 著者名/発表者名
      石川 裕太, 入舩 徹男, 桑原 秀治, 國本 健広
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • [学会発表] 下部マントル領域における天然含水玄武岩の相関係2022

    • 著者名/発表者名
      石川 裕太, 入舩 徹男, 桑原 秀治, 國本 健広
    • 学会等名
      第63回高圧討論会
  • [学会発表] 高温高圧下における含水シリカの電気伝導度 ~超イオン状態の実験的証拠~2022

    • 著者名/発表者名
      稲田 真子, 奥田 善之, 岡 健太, 桑原 秀治, Steeve Greaux, 廣瀬 敬
    • 学会等名
      第63回高圧討論会
  • [学会発表] 火星の「窒素循環史」解明に向けた局所窒素化学種解析2022

    • 著者名/発表者名
      小池みずほ, 大西健斗, 黒川愛, 中田亮一, 住谷優太, 菅原春菜, 臼井寛裕, Hans E. F.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • [学会発表] Characterization of Bockfjord Volcanic Complex Carbonates: Implication for Formation Process and Potential as Martian Analog2022

    • 著者名/発表者名
      Chang-Chin Wang, Haruna Sugahara, Tomohiro Usui, Ryoichi Nakada, Mizuho Koike, Hans Amundsen
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • [学会発表] 火星の表層環境史解明に向けたシャーゴッタイト隕石の局所窒素化学種解析2022

    • 著者名/発表者名
      大西健斗、 小池みずほ、 黒川愛、 住谷優太、 中田亮一、臼井寛裕、 菅原春菜
    • 学会等名
      日本地球化学会第69回年会
  • [学会発表] 火星の表層環境解明に向けたアナログ試料の局所窒素化学種分析2022

    • 著者名/発表者名
      黒川愛,小池みずほ,大西健斗,住谷優太,中田亮一,菅原春菜,臼井寛裕,Hans E. F. Amundsen
    • 学会等名
      日本地球化学会第69回年会
  • [学会発表] 希土類元素安定同位体比を用いたpH指標の開発2022

    • 著者名/発表者名
      中田亮一、横山文香、朝倉奈子、永石一弥
    • 学会等名
      日本地球化学会第69回年会
  • [学会発表] Oceanic boron cycle implies the difference in the two Neoproterozoic snowball states2022

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Kadoya
    • 学会等名
      Geological Society of America Connects 2022
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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