下部マントル全領域における構成鉱物中の鉄含有量と価数決定

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07J10682
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 新名 良介 Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: 下部マントル / D"層 / ダイヤモンドアンビルセル / 透過型電子顕微鏡 / 電子エネルギー損失分光法

Research Abstract

主目的である「下部マントル全領域における構成鉱物中の鉄含有量と価数決定」に関する実験を進め、成果を国際誌(査読あり)に2本論文を投稿し、公開した。地球下部マントルは、およそ10%弱の鉄を含んでいる。その鉄が「どの鉱物相にどれだけ含まれるのか」「どの程度Fe2+として存在し、どの程度Fe3+として存在するのか」は、下部マントル全体の物性やダイナミクスを議論する上で重要な情報である。また、特に下部マントル最下部は外核と活発な反応を起こしていると考えられている。そのため、マントル最下部の主要構成鉱物であるポストペロブスカイト相が含む鉄の量と価数状態は、地球全体の物理、化学プロセスを議論する上で鍵となる情報である。しかし、下部マントル全領域に相当する圧力範囲で各鉱物に含まれる鉄の量と、それぞれに含まれるFe2+とFe3+の割合を決定した研究はいまだ存在しない。本年度発表した論文では、やや単純化された系ではあるが、マントル全圧力領域に相当する圧力範囲で鉄の含有量と、Fe2+とFe3+の含まれる割合を実験的に決定した。結果、鉄はマイナー相であるフェロペリクレースにそのほとんどが含まれること、ペロブスカイト、ポストペロブスカイト中の鉄はほとんどがFe2+であることが示された。さらに、過去の成果との比較から、マントルに5%程度含まれるアルミニウムが鉄の挙動に大きな影響を与えていることが示唆された。
また、本計画達成のために開発した新しい試料研磨に関する論文を、他の研究者と共著で発表した。最新鋭の試料研磨装置を高温高圧実験分野に転用したもので、高圧実験を用いた実験に付き纏ら、試料研磨の困難を大幅に解消した。

Research Products

• [Journal Article] The advanced ion-milling method for preparation of thin film using ion slicer : Application to a sample recovered from diamond-anvil cell (2009)
  • Author(s): Tateno, S., Sinmyo, R., Hirose, K., Nishioka, H.
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments 80 Pages: 13901-1-13901-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ferric iron content in (Mg, Fe)SiO3 perovskite and post-perovskite in the deep lower mantle conditions (2008)
  • Author(s): Sinmyo. R., Ozawa, H., Hirose, K., Yasuhara, A., Endo, N
  • Journal Title: American Mineralogist 93 Pages: 1899-1902
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Partitioning of iron between perovskite/post-perovskite and ferropericlase in the lower mantle (2008)
  • Author(s): Sinmyo. R., Hirose, K., Nishio-Hamane, D., Seto, Y., Fujino, K., Sata, N., Ohishi, Y
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research 113 Pages: doi:10.1029/2008JB005730
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The electrical conductivity of post-perovskite in Earth's D layer (2008)
  • Author(s): Ohta, K., Onoda, S., Hirose, K., Sinmyo, R., Shimizu, K., Sata, N., Ohishi, Y., Yasuhara, A.
  • Journal Title: Science 320 Pages: 89-91
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Major element partitioning between lower mantle minerals (2008)
  • Author(s): Sinmyo, R., Hirose, K., Sata, N., Ohishi, Y
  • Organizer: American Geophysical Union 2008 Fall Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2008-12-19
• [Presentation] パイロライト組成における下部マントル主要構成相間のFe-Mg分配 (2008)
  • Author(s): 新名良介, 廣瀬敬, 佐多永吉, 大石泰生
  • Organizer: 第49回高圧討論会
  • Place of Presentation: 兵庫県姫路市
  • Year and Date: 2008-11-13
• [Presentation] Partitioning of iron between perovskite/post-perovskite and ferropericlase in the lower mantle (2008)
  • Author(s): Sinmyo, R., Hirose, K., Nishio-Hamane, D., Seto, Y., Fujino, K., Sata, N., Ohishi, Y
  • Organizer: Workshop "The transport properties in the lower mantle"
  • Place of Presentation: 栃木県日光市
  • Year and Date: 2008-10-23
• [Presentation] Major element partitioning between perovskite/post-perovskite and ferropericlase in the lower mantle (2008)
  • Author(s): Sinmyo, R., Hirose, K., Nishio-Hamane, D., Seto, Y., Fujino, K., Sata, N., Ohishi, Y
  • Organizer: European Geosciences Union
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 2008-04-17