川井型装置による核マントル境界の温度圧力発生とマントル最深部実験地球科学の展開

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22224008
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 米田 明 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (10262841)
• 研究分担者: 伊藤 英司 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 名誉教授 (00033259) ; 山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693) ; 芳野 極 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30423338) ; 富岡 尚敬 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30335418)
• キーワード: ポストペロフスカイト / マントル核境界 / 川井型装置 / ペロフスカイト / D"層

研究概要

平成22年度において、焼結ダイヤモンドアンビル70個の購入の他、スパッタリング装置と高性能計算機の導入を行い、次年度以降の研究体制を整えた。スパッタリング装置では、電極・絶縁層・試料の薄膜小型化を行っていき今後のセルの小型化に対処していく。本技術の活用により、これまでセルの小型化の障害となっていた熱電対やヒーターを極限(μmレベル)まで小型薄膜化が実現できると予想している。
高性能計算機では、性能チェックの意味で3次元空孔体の解析を試み、従来使用していた計算機では不可能な巨大モデルの解析が楽々とこなせることを確認した。今後は弾塑性変形解析による圧力シミュレーションを目指すことになる。
本研究計画の根幹をなす焼結ダイヤモンドアンビルでは、より高い温度の発生を目指して半導体ダイヤモンドヒーターの開発を始めたところである。カーボンに対してボロンをドープする方法を複数模索中である。スパッタリング装置を使う方法も検討している。かねてより大迫・米田で実施してきた高圧下の熱物性測定においては、従来のセルを半分にスケールダウンしマントル遷移層での条件の実験を開始した。D"層条件での熱物性測定実現に向けてのスタートである。
差応力下での部分熔融岩石の電気伝導度の絶対値の異方性を評価するために、マルチアンビル装置を用いた静水圧下での電気伝導度測定を行った。
また、レオロジーを目的とした研究では、より広い温度圧力領域で安定して行うための実技術開発を行い、今後は、拡散クリープの場合でのポストペロフスカイトの粘性率の見積もり等の実験を志向する。

研究成果

• [雑誌論文] 天体衝突におけるケイ酸塩鉱物の高圧相転移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 富岡尚敬, 木村眞
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 53 ページ: 76-80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compressibility of strontium orthophosphate Sr3(PO4)2at high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhai, S., Xue, W., Yamazaki, D., Shan, S., Ito, E., Tomioka, N., Shimojuku, A., Funakoshi, K.
  • 雑誌名: Phys.Chem.Minerals ページ: DOI 10.1007/s00269-010-0409-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of basaltic and carbonatite melt-bearing peridotites at high pressures : implications for melt distribution and melt fraction in the upper mantle (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T., Laumonier, K., McIsaac, E., Katsura, T.
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett 巻: 295 ページ: 593-602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of mantle peridotite at the uppermost lower mantle condition (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T., Katsura, T., Yamazaki, D., Ito, E
  • 雑誌名: J.Phys.: Conference Series 巻: 215 ページ: doi:10.1088/1742-6596/215/1/012102
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of inclusions on macroscopic composite elasticity : A systematic finite-element analysis of constituent and bulk elastic properties (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoneda, A., Sohag, F.H.
  • 雑誌名: J.Phys.: Conference Series 巻: 215 ページ: doi:10.1088/1742-6596/215/1/012055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain growth kinetics of majorite and stishovite in MORB (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, D., Matsuzaki, T., Yoshino, T.
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Inter. 巻: 183 ページ: 183-189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preliminary reports on in situ X-ray observation of ◆post-perovskite◆ in CaRuO3 (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, D., Ito, E., Yoshino, T., Guo, X.-G., Shun, S., Nishi, M., Higo Y., Funakoshi, K
  • 雑誌名: J.Phys.: Conference Series 巻: 215 ページ: doi:10.1088/1742-6596/215/1/012096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal diffusivity, thermal conductivity and heat capacity of serpentine(antigorite) under high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Osako, N., Yoneda, A., Ito, E.
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Inter 巻: 183 ページ: 229-233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adiabatic temperature profile in the mantle (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsura, T., Yoneda, A., Yamazaki, D., Yoshino, T., Ito, E
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Inter 巻: 183 ページ: 212-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] High pressure generation and investigation of the spin transition of ferropericlase (Mg0.83, Fe0.17)O (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito, E., Yoshino, T., Yamazaki, D., Shatzkiy, A.S., Shun, S., Guo, X., Katsura, T., Higo, Y., Funakoshi, K.
  • 雑誌名: J.Phys.: Conference Series 巻: 215 ページ: doi:10.1088/1742-6596/215/1/012099
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure Raman spectra of tuite, γ -Ca3(PO4)2 (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhai, S., Wu, X., Ito, E.
  • 雑誌名: J.Raman Spectrosc 巻: 41 ページ: 1011-1013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropy of synthetic quartz electrical conductivity at high pressure and temperature. (2010)
  • 著者名/発表者名: D.J.Wang, H.P.Li, L.Yi, T.Matsuzaki, T.Yoshino
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 115 ページ: doi:10.1029/2009JB006695
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2010. Electrical conductivity of enstatite up to 20 GPa and 1600 K. (2010)
  • 著者名/発表者名: B.Zhang, X.P.Wu, J.Xu, T.Katsura, T.Yoshino
  • 雑誌名: Chinese Journal of Geophysics 巻: 53 ページ: 760-764
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure generation and investigation of the post-perovskite transformation in MgGeO3 by squeezing the kawai-cell equipped with sintered diamond anvils (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito E., Yamazaki D., Yoshino T., Fukui H., Zhai S., Shatzkiy A., Katsura T., Tange Y., Funakoshi K.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 293 ページ: 84-89
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity measurements of periclase under high pressure and high temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Wu X., Zhang B., Xu J., Katsura T., Zhai S., Yoshino T., Manthilake G., Shatskiy A.
  • 雑誌名: Physica B 巻: 405 ページ: 53-56
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laboratory Electrical Conductivity Measurement of Mantle Minerals (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshino T
  • 雑誌名: Surveys in Geophysics 巻: 31 ページ: 163-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and characterization of strontium-calcium phosphate γ-Ca3-xSrx(PO4)2 (0〓x〓2) (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhai S., Kanzaki M., Katsura T., Ito E.
  • 雑誌名: Materials Chemistry and Physics 巻: 120 ページ: 348-350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced amorphization of albitic plagioclase in an externally heated diamond anvil cell (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomioka, N., Kondo, H., Kunikata, A., Nagai, T.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 37 ページ: doi:10.1029/2010GL044221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mid-infrared spectra of the shocked Murchison CM chondrite : Comparison with astronomical observations of dust in debris disks (2010)
  • 著者名/発表者名: Morlok, A., Koike, C., Tomioka, N., Mann, I., Tomeoka, M.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 207 ページ: 45-53
  • 査読あり
• [学会発表] Diffusion of Co.Mo and W in FeNi alloy at high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Shan, N.Wang, T.Yoshino, D.Yamazaki
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Laboratory-based conductivity structure in the mantle transition zone (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, T.Katsura, A.Shimojuku
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] Electrical conductivity anisotropy of natural deformed talc rocks and serpentinite at 3 Gpa (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Guo, T.Yoshino, D.Yamazaki, I.Katayama
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] Electrical conductivity of fluid-bearing quartzite at high pressure and high temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Shimojuku, T.Yoshino, D.Yamazaki
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] Elastic Constants of Single Crystal Stishovite Determined by High Frequency Resonant Ultrasound Spectroscopy (HRUS) (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoneda, A、Cooray, T、Shatskiy, A、Sohag, H
  • 学会等名: American Geophysical Union 2010 Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ(米国)
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] Origin of the low velocity zone : perspectives of electrical conductivity and melt morphology (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)(Invited 招待講演)
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] Compression of MgSiO3 and (Mg,Fe)SiO3 perovskites based on the pressure generation technique using sintered diamond anvils in a Kawai-type apparatus (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Yamazaki, E.Ito, T.Yoshino, A.Shimojuku, A.Yoneda, S.Shan, X.Guo, Y.Higo, K.Funakoshi
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall meeting 2010
  • 発表場所: Moscone Convention Center (United States of America)
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] Structure study of a new carbon-nitride-related-material (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaya Sougawa, et al.
  • 学会等名: 5th Asian Conference on High Pressure Research
  • 発表場所: くにびきメッセ(島根県)
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] Porosity and inclusion effects on macroscopic composite elasticity in terms of the two dimensional finite element method analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoneda, A., Sohag, F.
  • 学会等名: Tandem Symposium on Deep Earth Mineralogy
  • 発表場所: 武漢市(中国)
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] 超高圧相から読み解く小天体の衝突過程 (2010)
  • 著者名/発表者名: 富岡尚敬
  • 学会等名: 衝突研究「衝突と物質科学」
  • 発表場所: 北海道大学低温研究所(北海道)
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 高周波共振法によるステショバイトの結晶弾性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 米田明、タイタス・コレ、アントン・シャツキー
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館(宮城県)
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] 含水珪酸塩の高圧下の熱的性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大迫正弘、米田明、米原実秀
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館(宮城県)
  • 年月日: 2010-10-21
• [学会発表] 焼結ダイヤモンドアンビルを用いた川井型装置での圧力発生とペロフスカイトの圧縮率 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山崎大輔、伊藤英司、芳野極、下宿彰、肥後祐司、舟越賢一
  • 学会等名: 高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館(宮城県)
  • 年月日: 2010-10-21
• [学会発表] フェロペリクレースのスピン転移圧力の鉄濃度依性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極・伊藤英司・山崎大輔・桂智男・シャンシャンミン・グオジンツアン・西真之・肥後祐司・舟越賢一
  • 学会等名: 高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館(宮城県)
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] 高温圧下における流体相を含む岩石中の電気伝導度測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 下宿彰・芳野極・山崎大輔
  • 学会等名: 高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館(宮城県)
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] 窒化炭素の合成と評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寒川匡哉, ほか
  • 学会等名: 高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館(宮城県)
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] ヴィガラノ隕石の難揮発性包有物中のCaAl2O4相 (2010)
  • 著者名/発表者名: 富岡尚敬、丸山誠史、大西市朗
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 島根大学(島根県)
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] ヴィガラノCV3隕石のCa,Al,Feに富む包有物 (2010)
  • 著者名/発表者名: 丸山誠史, 富岡尚敬
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 島根大学(島根県)
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] ヴィガラノCV3隕石のCa,Al,Feに富む包有物 (2010)
  • 著者名/発表者名: 丸山誠史, 富岡尚敬
  • 学会等名: 日本地球化学会
  • 発表場所: 立正大学(埼玉県)
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] Laboratory-based conductivity structure in the mantle (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino
  • 学会等名: Western Pacific Geophysics Meeting
  • 発表場所: 台北市コンベンションセンター(台湾)(招待講演)
  • 年月日: 2010-06-22
• [学会発表] Rheology of the subducted slab in the lower mantle inferred from the connectivity of ferro-periclase in the post-spinel aggregates (2010)
  • 著者名/発表者名: 山崎大輔
  • 学会等名: 地球惑星関連連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] 共振法による単結晶スティショバイトの弾性定数測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 米田明、タイタス・コレ、ソハグ・ハサン
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] The effect of inclusions on macroscopic composite elasticity : A systematic finite-element analysis of constituen (2010)
  • 著者名/発表者名: ソハグ・ハサン、米田明
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] Mechanism of transformation from perovskite to post-perovskite (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Yamazaki, M.Murakami, M.Miyahara
  • 学会等名: 地球惑星関連連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] 脱水に伴う含水鉱物・含水岩石の電気伝導度変化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤田清士, 桂智男, 市來雅啓, 芳野極, 小林記之, 小川康雄
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] マントルの断熱温度プロファイル (2010)
  • 著者名/発表者名: 桂智男、米田明, 山崎大輔、芳野極, ほか
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] フェロペリクレースのスピン転移圧力への鉄の量の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極、桂智男、山崎大輔, ほか
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] In Situ Infiltration Experiments of Basalt- San Carlos Olivine Couple Based on the Electrical Resistance Measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: Xinzhuan Guo, Takashi Yoshino, Tomoo Katsura, ほか
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] 沈み込み帯火成活動のアナロジーとしての二相流体移動の実験的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 則竹史哉, 芳野極
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] 流体を含む岩石の電気伝導度 (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極
  • 学会等名: 地球惑星関連連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] 東北地方上部マントル電気伝導度構造探査の為の長周期MT観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 市來雅啓, 小川康雄, 吹野浩美, 長竹宏之, 藤田清士, 神田径, 小山崇夫, 松島政貴, 藤浩明, 上嶋誠, 芳野極
  • 学会等名: 地球惑星関連連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] アンチゴライトの低熱伝導率とスラブ上の熱絶縁層の可能性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大迫正弘、米田明、伊藤英司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] Electrical conductivity of carbonatite-bearing peridotite (2010)
  • 著者名/発表者名: 芳野極, Mickael Laumonier, Elizabeth McIsaac, 桂智男
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] Laboratory-based conductivity structure in the mantle transition zone (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yoshino, Tomoo Katsura, Kiyoshi Baba, Hisashi Utada
  • 学会等名: European Geosciences Union
  • 発表場所: Vienna(Austria)(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-07
• [学会発表] Adiabatic temperature profile in the mantle (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoo Katsura, Akira Yoneda, Daisuke Yamazaki, Takashi Yoshino, Eiji Ito
  • 学会等名: European Geosciences Union
  • 発表場所: Vienna(Austria)
  • 年月日: 2010-05-06
• [図書]
  • 著者名/発表者名: http://www.misasa.okayama-u.ac.jp/jp/
• [図書]
  • 著者名/発表者名: http://www.misasa.okayama-u.ac.jp/~hacto/