地球核形成における窒素同位体分別過程の実験的解明

地核形成过程中氮同位素分馏过程的实验阐明

• 批准号: 22KJ2359
• 负责人: 福山 鴻
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2359/
• 关键词: 超高温高圧実験; マルチアンビル高圧発生装置; 地球核形成; 窒素同位体分別効果; 二次イオン質量分析法; 窒素同位体; マグマオーシャン

昨年度は2500 ℃にまでに及ぶ急冷回収実験に関する学会発表を行った他、得られた試料を高知コアセンターにて分析準備及び分析することを試みた。高知コアセンターに設置された高分解能SIMSによる分析を行うにあたって、表面を極力平面に研磨することが不可欠であり、現地でその技術の習得をすることができた。しかしながら、窒素同位体分析には重窒素が富んだ標準試料の作成が必要となるのだが、このような標準試料を窒素定量のためにガスマスで一度分析すると、装置を汚染し今後の分析に影響を与えてしまうことから（メモリー効果）、国内で窒素同位体分析を確立していくことは比較的困難であることが共同研究者と十分議論していく中で分かった。そこで、窒素同位体分析手法が確立されているフランスのCRPGと打ち合わせを行い、今後はCRPGと共同研究を行っていく予定である。また、昨年度は本研究課題に関連する窒素同位体分別の論文は2本新たに報告された (Shi et al, 2022; Grewal et al., 2022)。先行研究(Dalou et al., 2019)を含めると、これら3つの報告はすべて異なっており、依然として地球核形成過程における窒素同位体分別における統一的な見解は得られていない状態である。このような違い原因の1つとして、実験中の閉鎖系と平衡が不十分である可能性が指摘されており、今後実験中に反応が進みにくいカプセル材料を選定していく必要がある。一方、超高温では閉鎖系が不完全であることの影響を受けにくいことが報告されていることから(Shi et al., 2022)、2021年度に超高温での実験手法を確立していることが今後生きてくる可能性がある。他に、博士課程から取り組んでいたbridgmaniteの窒素溶解度に関する研究が、無事昨年度の3月にScientific Reportsに掲載された。

Last year was 2500 ℃にまでにandぶQuick cooling recovery実験に关するlearn発表を行った他、getられたSample をKochi コアセンターにて analysis preparation and びanalysis することをtest みた. Kochi コアセンターにSET されたHIGH RESOLUTION SIMS によるANALYSIS を行うにあたって、Surface をThe grinding of the plane to the best of my ability is a must-do, and the technique of the local grinding is learned.しかしながら、It is necessary to prepare the standard sample for heavy chlorine isotope analysis , このような standard sample を sulfide quantification のためにガスマスで one-time analysis すると をcontamination of the device しNow The influence of the post-analysis is not consistent with the えてしまうことから (メモリー effect) and domestic isotopic analysis. The co-researcher on the difficulty of comparison of the establishment and comparison is very discussed.そこで、The isotopic analysis method has been established and the されているフランスのCRPG is combined with the せを行い. From now on, the はCRPGと joint research を行っていく is scheduled to be done. There are two new reports on the separation of isotopes in this research topic last year (Shi et al, 2022; Grewal et al., 2022). Prior research (Dalou et al., 2019)を汉めると、これら3つのreportはすべてdifferentなっており、stillとしてEarth Core The formation process is the same as the isotopes of the elements, and the unified view is the same as the state of the formation.このようなviolation reason の1つとして, 実験中のclosure system とbalance がNot very である possibility が fingerされており、From now on, the していくnecessary material will be selected. On the one hand, the ultra-high-temperature occlusion system is affected by the incomplete latching system and is affected by the けにくいことが report されていることから (Shi et al., 2022), the possibility of future occurrence of ultra-high-temperature heat treatment in 2021 will be established. He is currently in charge of the doctoral program and is currently conducting research on the solubility of bridgmanite in the Scientific Reports program in March of last year.

项目成果

下部マントル主要鉱物及びstishoviteへの窒素溶解度: 地球史を通じた大気-マントル共進化過程への考察

下地幔和辉石主要矿物中的氮溶解度：考虑整个地球历史上的大气-地幔共同演化过程

• 发表时间: 2021
• 作者: 福山 鴻;鍵 裕之;井上 徹;柿澤 翔;新名 亨;菱田 俊一;高畑 直人;佐野 有司;Cecile Deligny;Evelyn Furi
• 通讯作者: Evelyn Furi

Increase of nitrogen solubility in ferropericlase and bridgmanite by iron incorporation under lower-mantle conditions

下地幔条件下掺铁增加了方镁石和桥锰矿中氮的溶解度

• 发表时间: 2021
• 作者: Ko Fukuyama;Hiroyuki Kagi;Toru Inoue;Sho Kakizawa;Toru Shinmei;Yuji Sano;Naoto Takahata;Shunichi Hishita;Cecile Deligny;Evelyn Furi
• 通讯作者: Evelyn Furi

地球コアにおける軽元素と水のふるまい：高温高圧中性子回折実験によるアプローチ

地核中轻元素和水的行为：利用高温高压中子衍射实验的方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 飯塚理子;後藤弘匡;市東力;森悠一郎;福山鴻;服部高典;佐野亜沙美;舟越賢一;鍵裕之
• 通讯作者: 鍵裕之

Temperature dependence of nitrogen solubility in bridgmanite: Evolution of the nitrogen storage capacity of the lower mantle

桥锰矿中氮溶解度的温度依赖性：下地幔氮储存能力的演化

• 发表时间: 2023
• 作者: Ko Fukuyama;Hiroyuki Kagi;Toru Inoue;Sho Kakizawa;Toru Shinmei;Yuji Sano;Cecile Deligny;Evelyn Furi
• 通讯作者: Evelyn Furi

Xuejing He, Hiroyuki Kagi, Kazuki Komatsu, Asami Sano-Furukawa, Jun Abe, Ko Fukuyama, Toru Shinmei

何雪晶、加木博之、小松一树、佐野古川麻美、阿部淳、福山功、神明彻

• 发表时间: 2023
• 作者: Ko Fukuyama;Hiroyuki Kagi;Toru Inoue;Sho Kakizawa;Toru Shinmei;Yuji Sano;Cecile Deligny;Evelyn Furi;The hydrogen-bonding configuration of fluorine-doped brucite under high pressure
• 通讯作者: The hydrogen-bonding configuration of fluorine-doped brucite under high pressure