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2023 年度 実施状況報告書

マイクロダイヤモンドを伴う含水高圧鉱物の結晶構造とマントル深部への水供給

研究課題

研究課題/領域番号 23K03530
研究機関熊本大学

研究代表者

吉朝 朗  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 特任教授 (00191536)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
キーワード水酸化物スピネル / 含水クロマイト / Saikailite / マントル中の含水相 / 地球深部への水供給
研究実績の概要

これまで知られていなかった、スピネル型構造の水酸化物を長崎県西海市のマイクロダイヤモンドを含む蛇紋岩メランジェ中に発見した。いわゆる含水クロマイトであることを分析や単結晶構造解析から確定した。最新の科学技術を用いて、精密構造や同位体分析、各種分光学的データ等を揃えてた。この物質は地球科学的のみならず、無機化学、物性学、物質科学等において重要な結晶であることが確認できた。国際新鉱物命名委員会に審査依頼を提出して、正式に新鉱物saikaiite(スピネル型水酸化物)として認定されるようにデータを揃えてきた。また、同じ岩帯にいくつかの高圧下で形成された未知含水鉱物群を発見し、結晶構造の確定を試みた。この蛇紋岩メランジュ中の鉱物群は、非火成岩起源として、水に富むマントルについての極めて重要な情報源であることが分かった。鉱物にみられる水素の固溶は、多様なイオン種とペアになった置換や陽イオン欠陥の形成に伴われて起こることを突き止めた。結晶の精密構造解析と様々な評価法を組み合わせ、結晶構造中の水素の存在状態についての解明に努め、貴重な成果が得られた。このスピネル型水酸化物では、水素量が飽和状態であることや共存相の産状等から、90km以深のマントル内での熱水流体の存在を強く示唆している。国際誌に掲載される十分なデータと研究内容が得られた。今、新鉱物としての命名を委員会にて認めてもらう段階にある。限段階では、命名委員会による投票に漕ぎつけるまでのデータの収集に至り、命名委員会委員長と詰めの段階にある。

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

この鉱物は全く新しい元素置換を伴い、スピネルグループとしてこれまでの命名規定では対処できない新鉱物である。そのため、国際命名委員会委員長と多くの調整や提案書の改定などを行っている。新たな定義の作成も必要な可能性もあり、新鉱物としての命名に時間を要している。何とか方向性が見えてきたところである。

今後の研究の推進方策

新鉱物Saikailitetとして命名の承認を得たうえで、鉱物学的に主要な国際誌に掲載し、研究を公表し、関連物質を含めた研究を展開してゆく。この鉱物で見られる元素置換タイプや構造緩和機構など、重要な結晶科学的成果を公表して、関連する鉱物結晶の研究を進める。さらに未知鉱物の科学的記載に努め、新たな鉱物学的展開を図る。最新の科学技術を用いて、結晶構造や化学分析、各種分光学的データを揃えてゆく。この地域で世界的に初めて発見されたマントルスラブ内部の温度勾配の小さな岩帯での鉱物記載を進める。また、地球科学的重要性を広く伝え、近隣の分野との研究の深化にも努める

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Crystal structures of rhodium-containing erlichmanite-laurite solid solutions (Os1-x-yRuxRhyS2: x = 0.09-0.60, y = 0.07-0.10) with unique compositional dependence2023

    • 著者名/発表者名
      Kitahara Ginga、Yoshiasa Akira、Ishimaru Satoko、Terai Kunihisa、Tokuda Makoto、Nishio-Hamane Daisuke、Tanaka Takahiro、Sugiyama Kazumasa
    • 雑誌名

      Mineralogical Magazine

      巻: 87 ページ: 396~406

    • DOI

      10.1180/mgm.2022.139

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Syntheses, single crystal structure analyses and ultraviolet light emission of CaW1-xMoxO4 (x = 0.0-1.0) scheelite-powellite solid solutions2023

    • 著者名/発表者名
      MURAI Kei-ichiro、YAMASHITA Koyumi、KITAHARA Ginga、TOKUDA Makoto、YOSHIASA Akira
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      巻: 118 ページ: n/a~n/a

    • DOI

      10.2465/jmps.220901

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural changes in shocked tektite and their implications to impact-induced glass formation2023

    • 著者名/発表者名
      Sekine Toshimori、Tobase Tsubasa、Zhang Youjun、Kitahara Ginga、Yoshiasa Akira、Sato Tomoko、Kobayashi Takamichi、Mori Akihisa
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 108 ページ: 686~694

    • DOI

      10.2138/am-2022-8149

    • 査読あり
  • [学会発表] Single crystal structure analysis of Ni3Se2 and Debye temperatures of Ni chalcogenides2023

    • 著者名/発表者名
      A. Yoshiasa, G. Kitahara, M. Tokuda, S. Ishimaru, K. Unoki and K. Sugiyama
    • 学会等名
      (IUCr) International Union of Crystallography, 2023 26th Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] マントル鉱物Ir2S3 kashiniteとRh2S3 bowieiteの合成と単結晶構造解析2023

    • 著者名/発表者名
      吉朝 朗,徳田 誠,北原銀河, 石丸聡子, 中塚晃彦,杉山和正
    • 学会等名
      日本鉱物科学会 2023年度年会
  • [学会発表] Ir2S3 kashiniteとRh2S3 bowieiteの結晶構造・Debye温度と 地殻-マントル境界付近の白金族鉱物の産状について2023

    • 著者名/発表者名
      吉朝 朗、北原銀河、徳田 誠、石丸聡子、中塚晃彦、杉山和正
    • 学会等名
      日本結晶学会 2023年度年会

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公開日: 2024-12-25  

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