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

基本信息

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

项目摘要

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。

去年，除了提出关于快速制冷恢复实验的会议，该会议范围为2500°C，该公司还试图准备和分析高知核心中心获得的样品。当使用安装在高知核心中心安装的高分辨率SIMS进行分析时，必须尽可能将表面抛光到平坦的表面，并且可以在现场获取该技术。但是，氮同位素分析需要制备富含重氮的标准样品，但是由于与协作者进行了彻底的讨论，已经发现，一旦用氮量化的气体分析这样的标准样品，该设备将污染并影响未来的分析（记忆效应），相对难以建立日本氮基质分析的氮。因此，我们将与法国的CRPG举行会议，在那里已经建立了氮同位素分析方法，并计划将来与CRPG进行联合研究。此外，去年，报道了与该研究主题相关的两篇有关氮同位素分馏的新论文（Shi等，2022； Grewal等，2022）。包括先前的研究（Dalou等，2019），这三个报告都是不同的，并且在地球成核过程中仍然缺乏对氮同位素分馏的统一观点。造成这种差异的原因之一是，在实验过程中它可能不足以对封闭的系统，并且有必要选择在实验过程中难以进行的封装材料。另一方面，据报道，在超高温度下，不完整的封闭系统不太可能受到影响（Shi等，2022），并且在2021财年的超高温度下建立实验方法可能是成功的来源。自博士课程以来，他一直从事的Bridgmanite的氮溶解度的另一项研究成功地发表在去年3月的科学报告中。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

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