研究者詳細

顔写真

サカマキ　タツヤ
坂巻　竜也
Tatsuya Sakamaki
所属
大学院理学研究科　地学専攻　地球惑星物質科学講座
職名
助教
学位

  • 理学博士 （東北大学）

e-Rad 研究者番号
30630769

委員歴 4

  • 日本高圧力学会　評議員

    2020年10月 ～ 2022年10月

  • 一般社団法人日本鉱物科学会　選挙管理委員会 委員

    2017年9月 ～ 2020年9月

  • High-Pressure Earth and Planetary Science in the last and next decade (Progress in Earth and Planetary Science)　編集委員

    2015年4月 ～ 2016年9月

  • High-Pressure Earth and Planetary Science in the last and next decade (Progress in Earth and Planetary Science)　編集委員

    2015年4月 ～ 2016年9月

所属学協会 4

  • 日本地球惑星科学連合

  • 日本鉱物科学会

  • 日本高圧力学会

  • American Geophysical Union

研究キーワード 3

  • 高温

  • 高圧

  • マグマ

研究分野 1

  • 自然科学一般 / 固体地球科学 /

受賞 6

  1. 西田賞

    2025年5月　日本地球惑星科学連合　高圧実験岩石学に基づく地球・惑星内部物質の構造と物性に関する研究

  2. 科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2022年4月　文部科学省

  3. SPRUC 2017 Young Scientist Award

    2017年9月　SPring-8ユーザー協同体

  4. 日本鉱物科学会研究奨励賞（第19回）

    2016年9月　日本鉱物科学会

  5. 2014年度日本高圧力学会奨励賞

    2014年11月　日本高圧力学会

  6. 第27回井上研究奨励賞受賞

    2011年2月4日　公益財団法人井上科学振興財団

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論文 85

  1. High Pressure Melts

    Tatsuya Sakamaki, Eiji Ohtani

    Reviews in Mineralogy and Geochemistry　87　(1)　557-574　2022年5月1日

    出版者・発行元： Mineralogical Society of America

    DOI： 10.2138/rmg.2022.87.11 　

    ISSN：1529-6466

  2. Structure of basaltic glass at pressures up to 18 GPa

    Tomonori Ohashi, Tatsuya Sakamaki, Ken-ichi Funakoshi, Takanori Hattori, Naoki Hisano, Jun Abe, Akio Suzuki

    American Mineralogist　107　(3)　325-335　2022年3月1日

    出版者・発行元： Mineralogical Society of America

    DOI： 10.2138/am-2021-7742 　

    ISSN：0003-004X

    eISSN：1945-3027

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    Abstract The structures of cold-compressed basaltic glass were investigated at pressures up to 18 GPa using in situ X-ray and neutron diffraction techniques to understand the physicochemical properties of deep magmas. On compression, basaltic glass changes its compression behavior: the mean O-O coordination number (CNOO) starts to rise while maintaining the mean O-O distance (rOO) above about 2–4 GPa, and then CNOO stops increasing, and rOO begins to shrink along with the increase in the mean coordination number of Al (CNAlO) above ~9 GPa. The change around 9 GPa is interpreted by the change in contraction mechanism from bending tetrahedral networks of glass to increasing oxygen packing ratio via the increase in CNAlO. The analysis of the oxygen packing fraction (ηO) under high pressure reveals that ηO exceeds the value for dense random packing, suggesting that the oxygen-packing hypothesis recently proposed cannot account for pressure-induced structural transformations of silica and silicate glasses. The rise of the CNOO at 2–4 GPa reflects the elastic softening of fourfold-coordinated silicate glass, which may be the origin of anomalies of elastic moduli in basaltic glass at ~2 GPa previously reported by Liu and Lin (2014). The widths of both the first sharp diffraction peak and the principal peak show contrastive compression behaviors between modified silicate and silica glasses. This result suggests that modified silicate glasses represent different pressure evolutions in the intermediate- and extended-range order structures from those of silica glass, likely due to the presence of modifier cations and the resultant formations of smaller rings and cavity volume.

  3. Elastic properties and structures of pyrope glass under high pressures

    Naoki Hisano, Tatsuya Sakamaki, Tomonori Ohashi, Ken-ichi Funakoshi, Yuji Higo, Yuki Shibazaki, Akio Suzuki

    American Mineralogist　106　(1)　7-14　2021年1月1日

    出版者・発行元： Mineralogical Society of America

    DOI： 10.2138/am-2020-7410 　

    ISSN：0003-004X

    eISSN：1945-3027

  4. The sound velocity of wüstite at high pressures: implications for low-velocity anomalies at the base of the lower mantle 査読有り

    Ryosuke Tanaka, Tatsuya Sakamaki, Eiji Ohtani, Hiroshi Fukui, Seiji Kamada, Akio Suzuki, Satoshi Tsutsui, Hiroshi Uchiyama, Alfred Q. R. Baron

    Progress in Earth and Planetary Science　7　(1)　2020年12月

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1186/s40645-020-00333-3 　

    eISSN：2197-4284

  5. Effects of alkali and alkaline-earth cations on the high-pressure sound velocities of aluminosilicate glasses 査読有り

    Koji Aoki, Tatsuya Sakamaki, Tomonori Ohashi, Osamu Ikeda, Akio Suzuki

    Physics and Chemistry of Minerals　47　(6)　2020年6月

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s00269-020-01098-3 　

    ISSN：0342-1791

    eISSN：1432-2021

  6. Hydrous magnesium-rich magma genesis at the top of the lower mantle 査読有り

    Ayano Nakajima, Tatsuya Sakamaki, Takaaki Kawazoe, Akio Suzuki

    Scientific Reports　9　(1)　2019年12月1日

    DOI： 10.1038/s41598-019-43949-2 　

    eISSN：2045-2322

  7. Sound velocity measurements of ε-FeOOH up to 24 GPa 査読有り

    O. Ikeda, T. Sakamaki, T. Ohashi, M. Goto, A. Suzuki

    Journal of Mineralogical and Petrological Sciences　114　(3)　155-160　2019年

    DOI： 10.2465/jmps.181115b 　

    ISSN：1345-6296

    eISSN：1349-3825

  8. Pressure-induced structural changes of basaltic glass 査読有り

    Tomonori Ohashi, Tatsuya Sakamaki, Ken Ichi Funakoshi, Akio Suzuki

    Journal of Mineralogical and Petrological Sciences　113　(6)　286-292　2018年12月1日

    DOI： 10.2465/jmps.171114a 　

    ISSN：1345-6296

    eISSN：1349-3825

  9. Sound velocity measurements of hcp Fe-Si alloy at high pressure and high temperature by inelastic X-ray scattering 査読有り

    Takanori Sakairi, Tatsuya Sakamaki, Eiji Ohtani, Hiroshi Fukui, Seiji Kamada, Satoshi Tsutsui, Hiroshi Uchiyama, Alfred Q.R. Baron

    American Mineralogist　103　(1)　85-90　2018年1月26日

    出版者・発行元： Walter de Gruyter GmbH

    DOI： 10.2138/am-2018-6072 　

    ISSN：1945-3027 0003-004X

  10. Structure and Properties of Silicate Magmas

    Tatsuya Sakamaki

    Magmas Under Pressure　323-341　2018年

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/b978-0-12-811301-1.00012-5 　

  11. Density of hydrous magma 査読有り

    Tatsuya Sakamaki

    CHEMICAL GEOLOGY　475　135-139　2017年12月

    DOI： 10.1016/j.chemgeo.2017.11.012 　

    ISSN：0009-2541

    eISSN：1878-5999

  12. Density of jadeite melts under high pressure and high temperature conditions 査読有り

    Tatsuya Sakamaki

    JOURNAL OF MINERALOGICAL AND PETROLOGICAL SCIENCES　112　(5)　300-307　2017年10月

    DOI： 10.2465/jmps.170128 　

    ISSN：1345-6296

    eISSN：1349-3825

  13. Preface for the article collection “High-Pressure Earth and Planetary Science in the last and next decade” 査読有り

    T. Sakamaki, A. Suzuki, B. Mysen

    Progress in Earth and Planetary Science　3　2016年12月

    DOI： 10.1186/s40645-016-0114-5 　

    ISSN：2197-4284

  14. Constraints on Earth’s inner core composition inferred from measurements of the sound velocity of hcp-iron in extreme conditions 査読有り

    T. Sakamaki, E. Ohtani, H. Fukui, S. Kamada, S. Takahashi, T. Sakairi, A. Takahata, T. Sakai, S. Tsutsui, D. Ishikawa, R. Shiraishi, Y. Seto, T. Tsuchiya, A.Q.R. Baron

    Science Advances　2　(2)　2016年2月

    DOI： 10.1126/sciadv.1500802 　

    ISSN：2375-2548

  15. Contrasting sound velocity and intermediate-range structural order between polymerized and depolymerized silicate glasses under pressure 査読有り

    Tatsuya Sakamaki, Yoshio Kono, Yanbin Wang, Changyong Park, Tony Yu, Zhicheng Jing, Guoyin Shen

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS　391　288-295　2014年4月

    DOI： 10.1016/j.epsl.2014.02.008 　

    ISSN：0012-821X

    eISSN：1385-013X

  16. Contrasting behavior of intermediate-range order structures in jadeite glass and melt 査読有り

    Tatsuya Sakamaki, Yanbin Wang, Changyong Park, Tony Yu, Guoyin Shen

    PHYSICS OF THE EARTH AND PLANETARY INTERIORS　228　281-286　2014年3月

    DOI： 10.1016/j.pepi.2014.01.008 　

    ISSN：0031-9201

    eISSN：1872-7395

  17. Atomistic insight into viscosity and density of silicate melts under pressure 査読有り

    Yanbin Wang, Tatsuya Sakamaki, Lawrie B. Skinner, Zhicheng Jing, Tony Yu, Yoshio Kono, Changyong Park, Guoyin Shen, Mark L. Rivers, Stephen R. Sutton

    NATURE COMMUNICATIONS　5　2014年1月

    DOI： 10.1038/ncomms4241 　

    ISSN：2041-1723

  18. Ponded melt at the boundary between the lithosphere and asthenosphere 査読有り

    Tatsuya Sakamaki, Akio Suzuki, Eiji Ohtani, Hidenori Terasaki, Satoru Urakawa, Yoshinori Katayama, Ken-ichi Funakoshi, Yanbin Wang, John W. Hernlund, Maxim D. Ballmer

    NATURE GEOSCIENCE　6　(12)　1041-1044　2013年12月

    DOI： 10.1038/NGEO1982 　

    ISSN：1752-0894

    eISSN：1752-0908

  19. Structure of jadeite melt at high pressures up to 4.9 GPa 査読有り

    Tatsuya Sakamaki, Yanbin Wang, Changyong Park, Tony Yu, Guoyin Shen

    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　111　(11)　112623　2012年6月

    DOI： 10.1063/1.4726246 　

    ISSN：0021-8979

  20. Density of carbonated peridotite magma at high pressure using an X-ray absorption method 査読有り

    Tatsuya Sakamaki, Eiji Ohtani, Satoru Urakawa, Hidenori Terasaki, Yoshinori Katayama

    AMERICAN MINERALOGIST　96　(4)　553-557　2011年4月

    DOI： 10.2138/am.2011.3577 　

    ISSN：0003-004X

  21. Density of high-Ti basalt magma at high pressure and origin of heterogeneities in the lunar mantle 査読有り

    Tatsuya Sakamaki, Eiji Ohtani, Satoru Urakawa, Akio Suzuki, Yoshinori Katayama, Dapeng Zhao

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS　299　(3-4)　285-289　2010年11月

    DOI： 10.1016/j.epsl.2010.09.007 　

    ISSN：0012-821X

  22. Density of dry peridotite magma at high pressure using an X-ray absorption method 査読有り

    Tatsuya Sakamaki, Eiji Ohtani, Satoru Urakawa, Akio Suzuki, Yoshinori Katayama

    AMERICAN MINERALOGIST　95　(1)　144-147　2010年1月

    DOI： 10.2138/am.2010.3143 　

    ISSN：0003-004X

  23. Measurement of hydrous peridotite magma density at high pressure using the X-ray absorption method 査読有り

    Tatsuya Sakamaki, Eiji Ohtani, Satoru Urakawa, Akio Suzuki, Yoshinori Katayama

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS　287　(3-4)　293-297　2009年10月

    DOI： 10.1016/j.epsl.2009.07.030 　

    ISSN：0012-821X

  24. Stability of hydrous melt at the base of the Earth’s upper mantle 査読有り

    T. Sakamaki, A. Suzuki, E. Ohtani

    Nature　439　(7073)　192-194　2006年1月

    DOI： 10.1038/nature04352 　

    ISSN：0028-0836

  25. Elastic wave velocity and density of fcc-Fe and fcc-Fe–Si alloys at high pressures and temperatures

    Masaya Kumagai, Tatsuya Sakamaki, Osamu Ikeda, Sho Kakizawa, Noriyoshi Tsujino, Yuji Higo, Akio Suzuki

    Physics of the Earth and Planetary Interiors　107455-107455　2025年9月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.pepi.2025.107455 　

    ISSN：0031-9201

  26. Formation of triclusters in silica melt under high pressure

    Hayafune Shino, Sakamaki Tatsuya, Ichikawa Haruki, Onodera Yohei, Kohara Shinji, Suzuki Akio

    Journal of the Ceramic Society of Japan　133　(6)　242-245　2025年6月1日

    出版者・発行元： The Ceramic Society of Japan

    DOI： 10.2109/jcersj2.25042 　

    ISSN：1882-0743 1348-6535

    eISSN：1348-6535

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    Silica (SiO2) is the major glass-forming material, and the structures of silica glass and melt have been extensively studied using X-ray and neutron diffraction techniques. The diffraction data of silica glass and melt show the first sharp diffraction peak (FSDP) at Q ∼ 1.5 Å−1, which is a signature of intermediate-range order. In this study, we performed classical molecular dynamics (MD) simulations at 2000 K and 5 GPa to understand the behaviour of the diffraction peak associated with the modification of intermediate-range order. The high-pressure melt data obtained show the decrease in the height of FSDP with a shift of the peak position to the high-Q side in X-ray diffraction data, although the average coordination number of four was maintained. In addition, we observed the formation of OSi3 triclusters, which share an oxygen atom with a SiO4 tetrahedron. This unusually dense packed atomic arrangement is the result of high pressure and is associated with the very sharp principal peak observed at Q ∼ 3 Å−1 in the O–O partial structure factor derived by MD simulation.

  27. Structural Analysis of Silicate Glasses and Melts under High Pressure and High Temperature Conditions Based on Synchrotron X-ray and Neutron Diffraction Experiments

    Tatsuya SAKAMAKI

    Nihon Kessho Gakkaishi　2025年5月31日

    DOI： 10.5940/jcrsj.67.133 　

  28. Effects of CO2 on the structure of silicate melts considering the degree of polymerization under pressure

    Shino HAYAFUNE, Tatsuya SAKAMAKI, Haruki ICHIKAWA, Yohei ONODERA, Shinji KOHARA, Ken-ichi FUNAKOSHI, Akio SUZUKI

    120　(1)　2025年3月17日

    DOI： 10.48505/nims.5456 　

    ISSN：1345-6296

  29. Hydrogen in the Earth core inferred from neutron imaging and diffraction

    Naoki Takahashi, Tatsuya Sakamaki, Takanori Hattori, Ken-ichi Funakoshi, Hiroshi Arima-Osonoi, Asami Sano-Furukawa, Jun Abe, Akio Suzuki

    2025年3月10日

    DOI： 10.21203/rs.3.rs-6011893/v1 　

  30. The magnetism and elasticity of ϵ-FeOOH across the pressure-induced electronic spin transition

    Osamu Ikeda, Tatsuya Sakamaki, Takaya Mitsui, Kosuke Fujiwara, Hiroshi Uchiyama, Hiroshi Fukui, Daisuke Ishikawa, Alfred Q.R. Baron, Akio Suzuki

    High Pressure Research　1-15　2025年2月18日

    出版者・発行元： Informa UK Limited

    DOI： 10.1080/08957959.2025.2466147 　

    ISSN：0895-7959

    eISSN：1477-2299

  31. High-Pressure Neutron Diffraction Study on ε-FeOOH: The Spin-Reorientation Transition and Hydrogen-Bond Symmetrization

    Osamu Ikeda, Hajime Yamamoto, Asami Sano-Furukawa, Tatsuya Sakamaki, Takahiro Kuribayashi, Yukio Noda, Akio Suzuki

    Journal of the American Chemical Society　2025年1月23日

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/jacs.4c11982 　

    ISSN：0002-7863

    eISSN：1520-5126

  32. Pressure-induced elongation of hydrogen-oxygen bond in sodium silicate melts

    Tomonori OHASHI, Tatsuya SAKAMAKI, Ken-ichi FUNAKOSHI, Gerd STEINLE-NEUMANN, Takanori HATTORI, Liang YUAN, Akio SUZUKI

    Journal of Mineralogical and Petrological Sciences　120　(1)　n/a-n/a　2025年

    出版者・発行元： Japan Association of Mineralogical Sciences

    DOI： 10.2465/jmps.240926a 　

    ISSN：1345-6296

    eISSN：1349-3825

  33. Elastic wave velocity measurements of sodium aluminosilicate glass and melt at high pressure and temperature

    Naoki Takahashi, Tatsuya Sakamaki, Osamu Ikeda, Sho Kakizawa, Yuji Higo, Akio Suzuki

    Physics of the Earth and Planetary Interiors　107167-107167　2024年3月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.pepi.2024.107167 　

    ISSN：0031-9201

  34. Deuterium Content and Site Occupancy in Iron Sulfide at High Pressure and Temperature Determined Using In Situ Neutron Diffraction Measurements

    Sumith Abeykoon, Christopher Howard, Serena Dominijanni, Lisa Eberhard, Alexander Kurnosov, Daniel J. Frost, Tiziana Boffa Ballaran, Hidenori Terasaki, Tatsuya Sakamaki, Akio Suzuki, Eiji Ohtani, Asami Sano‐Furukawa, Jun Abe

    Journal of Geophysical Research: Solid Earth　128　(9)　2023年9月21日

    出版者・発行元： American Geophysical Union (AGU)

    DOI： 10.1029/2023jb026710 　

    ISSN：2169-9313

    eISSN：2169-9356

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    Abstract We have performed in situ time‐of‐flight neutron diffraction experiments to examine the uptake of deuterium in iron monosulfide at pressures up to 11.4 GPa and temperatures to 1300 K. A D2 fluid was formed in the experiments through the decomposition of ND3BD3, resulting in an oxygen fugacity of approximately 1.2 log units below the iron‐wüstite buffer. Deuterium positions and site occupancies were determined in FeS V, using Rietveld refinements of the powder neutron diffraction patterns. Our structural model indicates that two normally unoccupied sites in the P63/mmc FeS V structure, at Wyckoff positions 6h and 4f, are partially occupied by D atoms, with the latter being more dominant. The deuterium content Dx in FeSDX increases with both pressure and temperature over the experimental conditions explored, from 0.126 (14) at 2.3 GPa and 787 K to 1.20 (16) at 9.7 GPa and 1300 K. The unit‐cell volume expansion per deuterium atom is 1.53 ± 0.16 Å3 at 6.9 GPa and 960 K, which is smaller than that determined for metallic iron phases at similar conditions. The variation in unit‐cell volume indicates that most deuterium is lost from FeS V upon temperature quenching at high‐pressures. By fitting the obtained FeS V deuterium site occupancies to a thermodynamic model, estimates for the hydrogen contents of iron monosulfide at conditions and oxygen fugacities consistent with the base of the cratonic lithosphere can be made. This results in values in the range of 1,700–2,700 ppm, which contribute to approximately 2–3 ppm hydrogen in the bulk mantle.

  35. Density deficit of Earth’s core revealed by a multimegabar primary pressure scale

    Daijo Ikuta, Eiji Ohtani, Hiroshi Fukui, Tatsuya Sakamaki, Rolf Heid, Daisuke Ishikawa, Alfred Q. R. Baron

    Science Advances　9　(36)　2023年9月8日

    出版者・発行元： American Association for the Advancement of Science (AAAS)

    DOI： 10.1126/sciadv.adh8706 　

    eISSN：2375-2548

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    An accurate pressure scale is a fundamental requirement to understand planetary interiors. Here, we establish a primary pressure scale extending to the multimegabar pressures of Earth’s core, by combined measurement of the acoustic velocities and the density from a rhenium sample in a diamond anvil cell using inelastic x-ray scattering and x-ray diffraction. Our scale agrees well with previous primary scales and shock Hugoniots in each experimental pressure range and reveals that previous scales have overestimated laboratory pressures by at least 20% at 230 gigapascals. It suggests that the light element content in Earth’s inner core (the density deficit relative to iron) is likely to be double what was previously estimated, or Earth’s inner core temperature is much higher than expected, or some combination thereof.

  36. A Molecular‐Scale Origin of Shear Thinning and Brittle Failure of Silicate Melt

    S. Okumura, K. Uesugi, A. Goto, K. Matsumoto, T. Sakamaki

    Geophysical Research Letters　50　(16)　2023年8月12日

    出版者・発行元： American Geophysical Union (AGU)

    DOI： 10.1029/2023gl104083 　

    ISSN：0094-8276

    eISSN：1944-8007

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    Abstract Shear thinning and brittle failure of silicate melt control the dynamics of volcanic eruptions, but their molecular‐scale origin is still unclear. Here, we conducted tension and compression experiments on silicate melts, using time‐resolved X‐ray diffraction. Our experiments revealed that the intermediate‐range ordering of silicate structures, that is, the ring size formed by the SiO4 tetrahedra, demonstrated elastic and anisotropic dilation under tension and shrinkage under compression in the non‐Newtonian regime. In contrast, there were no significant changes in short‐range ordering, such as Si–O and Si–Si distances. Based on these findings, we inferred that shear thinning observed under high stress originates from the formation of anisotropically deformed large and small rings in silicate structures that are energetically unfavorable and unstable. Brittle failure occurred under high‐stress conditions, in both tension and compression. We propose a stress criterion as a necessary and sufficient condition for magma failure, rather than a strain rate criterion.

  37. Magnetic Spin-Flop Transition of ε-FeOOH at 8 GPa

    Osamu Ikeda, Tatsuya Sakamaki, Takaya Mitsui, Kosuke Fujiwara, Catherine A. McCammon, Akio Suzuki

    Journal of the Physical Society of Japan　92　(4)　2023年4月15日

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/jpsj.92.043702 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  38. Molecular-scale structural changes of silicate melts under tension revealed by time-resolved X-ray diffraction 査読有り

    Satoshi Okumura, Kentaro Uesugi, Akio Goto, Atsuko Namiki, Kazuhisa Matsumoto, Tatsuya Sakamaki

    Chemical Geology　621　121372-121372　2023年3月

    出版者・発行元： Elsevier {BV}

    DOI： 10.1016/j.chemgeo.2023.121372 　

    ISSN：0009-2541

  39. Rheology of nanocrystal-bearing andesite magma and its roles in explosive volcanism

    Satoshi Okumura, Kentaro Uesugi, Akio Goto, Tatsuya Sakamaki, Kazuhisa Matsumoto, Akihisa Takeuchi, Akira Miyake

    COMMUNICATIONS EARTH & ENVIRONMENT　3　(1)　2022年10月

    DOI： 10.1038/s43247-022-00573-9 　

    eISSN：2662-4435

  40. Sound Velocity Measurements of B2‐Fe‐Ni‐Si Alloy Under High Pressure by Inelastic X‐Ray Scattering: Implications for the Composition of Earth's Core

    S. Dominijanni, C. A. McCammon, E. Ohtani, D. Ikuta, T. Sakamaki, T. Ishii, G. Criniti, L. S. Dubrovinsky, S. Khandarkhaeva, T. Fedotenko, K. Glazyrin, H. Uchiyama, H. Fukui, A. Q. R. Baron

    Geophysical Research Letters　49　(15)　2022年8月4日

    出版者・発行元： American Geophysical Union (AGU)

    DOI： 10.1029/2021gl096405 　

    ISSN：0094-8276

    eISSN：1944-8007

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    Abstract Elastic properties of B2‐Fe0.67Ni0.06Si0.27 (15 wt.% Si) alloy have been investigated by combined high‐resolution inelastic X‐ray scattering and powder X‐ray diffraction in diamond anvil cells up to 100 GPa at room temperature. Densities (ρ), compressional (VP) and shear (VS) wave velocities were extrapolated to inner core conditions to enable comparison with the preliminary reference Earth model. The modeled aggregate compressional and shear wave velocities and densities of the two‐phase mixture of B2‐Fe0.67Ni0.06Si0.27 and hcp‐Fe‐Ni are consistent with inner core PREM values of VP,VS, and ρ based on a linear mixing model with 30(5) vol % B2‐Fe0.67Ni0.06Si0.27 and 70(5) vol % hcp Fe‐Ni, which corresponds to ∼3–5 wt.% Si and ∼5–12 wt.% Ni.

  41. P-V-T equation of state of α-ScOOH.

    Yoshiaki Ito, Osamu Ikeda, Tatsuya Sakamaki, Takahiro Kuribayashi, Akio Suzuki

    High Pressure Research　1-13　2022年6月14日

    出版者・発行元： Informa UK Limited

    DOI： 10.1080/08957959.2022.2089568 　

    ISSN：0895-7959

    eISSN：1477-2299

  42. Phase transitions of ScOOH under high pressure

    Yoshiaki Ito, Osamu Ikeda, Rintaro Ban, Taito Kubota, Tatsuya Sakamaki, Takahiro Kuribayashi, Akio Suzuki

    High Pressure Research　41　(3)　275-289　2021年7月3日

    出版者・発行元： Informa UK Limited

    DOI： 10.1080/08957959.2021.1964495 　

    ISSN：0895-7959

    eISSN：1477-2299

  43. Synchrotron Mössbauer spectroscopic and x-ray diffraction study of ferropericlase in the high-pressure range of the lower mantle region

    Maki Hamada, Seiji Kamada, Eiji Ohtani, Tatsuya Sakamaki, Takaya Mitsui, Ryo Masuda, Naohisa Hirao, Yasuo Ohishi, Masahide Akasaka

    Physical Review B　103　(17)　2021年5月12日

    出版者・発行元： American Physical Society ({APS})

    DOI： 10.1103/PhysRevB.103.174108 　

    ISSN：2469-9950

    eISSN：2469-9969

  44. An experimental system for time-resolved x-ray diffraction of deforming silicate melt at high temperature

    Satoshi Okumura, Kentaro Uesugi, Tatsuya Sakamaki, Akio Goto, Masayuki Uesugi, Akihisa Takeuchi

    Review of Scientific Instruments　91　(9)　2020年9月1日

    DOI： 10.1063/5.0009769 　

    ISSN：0034-6748

    eISSN：1089-7623

  45. Thermal Equation of State of Fe3C to 327 GPa and Carbon in the Core 査読有り

    Suguru Takahashi, Eiji Ohtani, Daijo Ikuta, Seiji Kamada, Tatsuya Sakamaki, Naohisa Hirao, Yasuo Ohishi

    Minerals　9　(12)　744-753　2019年11月

    DOI： 10.3390/min9120744 　

    eISSN：2075-163X

  46. Phase and melting relations of Fe3C to 300 GPa and carbon in the core. 招待有り 査読有り

    Suguru Takahashi, Eiji Ohtani, Takeshi Sakai, Seiji Kamada, Shin Ozawa, Tatsuya Sakamaki, Masaaki Miyahara, Yoshinori Ito, Naohisa Hirao, Yasuo Ohishi

    Carbon in Earth’s interior, AGU Monograph volume　25-36　2019年11月

  47. Pressure and Composition Effects on Sound Velocity and Density of Core‐Forming Liquids: Implication to Core Compositions of Terrestrial Planets 査読有り

    H.Terasaki, A. Rivoldini, Y. Shimoyama, K. Nishida, S. Urakawa, M. Maki, F. Kurokawa, Y. Takubo, Y. Shibazaki, T. Sakamaki, A. Machida, Y. Higo, K. Uesugi, A. Takeuchi, T. Watanuki, T. Kondo

    Journal of Geophysical Research: Planets　124　(8)　2272-2293　2019年8月

    DOI： 10.1029/2019JE005936 　

    ISSN：2169-9097

    eISSN：2169-9100

  48. Sound velocity of Fe3C at high pressure and high temperature determined by inelastic X-ray scattering 査読有り

    S. Takahashi, E. Ohtani, T. Sakamaki, S. Kamada, H. Fukui, S. Tsutsui, H. Uchiyama, D. Ishikawa, N. Hirao, Y. Ohishi, A.Q.R. Baron

    Comptes Rendus Geoscience　351　(2-3)　190-196　2019年2月

    DOI： 10.1016/j.crte.2018.09.005 　

    ISSN：1631-0713

    eISSN：1778-7025

  49. 形成期の惑星内部における鉄合金メルトとケイ酸塩の分離過程 査読有り

    Tatsuya Sakamaki

    SPring-8/SACLA 利用研究成果集　25　208-211　2018年8月16日

    DOI： 10.18957/rr.6.2.208 　

    ISSN：2187-6886

  50. 放射光X線で探る地球深部：地球の核組成の制約に向けて 招待有り

    坂巻 竜也

    SPring-8/SACLA利用者情報　23　14-17　2018年

  51. 地球で一番深い場所－高圧実験から探る地球の中心核の化学組成－ 招待有り

    坂巻 竜也

    東北大学アニュアルレビュー2018　12-13　2018年

  52. Melting relations in the Fe-S-Si system at high pressure and temperature: implications for the planetary core 査読有り

    Takanori Sakairi, Eiji Ohtani, Seiji Kamada, Takeshi Sakai, Tatsuya Sakamaki, Naohisa Hirao

    PROGRESS IN EARTH AND PLANETARY SCIENCE　4　10　2017年3月

    DOI： 10.1186/s40645-017-0125-x 　

    ISSN：2197-4284

  53. Diamond formation in the deep lower mantle: a high- pressure reaction of MgCO3 and SiO2 査読有り

    Fumiya Maeda, Eiji Ohtani, Seiji Kamada, Tatsuya Sakamaki, Naohisa Hirao, Yasuo Ohishi

    SCIENTIFIC REPORTS　7　2017年1月

    DOI： 10.1038/srep40602 　

    ISSN：2045-2322

  54. 高圧下でのマグマ物性：地球深部でのマグマの挙動解明 招待有り 査読有り

    坂巻 竜也

    岩石鉱物科学　46　(1)　30-34　2017年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.2465/gkk.160803 　

    ISSN：1349-7979 1345-630X

  55. Compressional sound velocity of hexagonal close-packed iron up to 163 GPa and 3000 K 招待有り

    Sakamaki, T, Ohtani, E, Fukui, H, Baron, A.Q.R

    Reseaech Frontiers 2016　92-93　2017年

  56. 地球で一番深い場所－高圧実験から探る地球の中心核の化学組成－ 査読有り

    坂巻 竜也

    まなびの杜　81　3-4　2017年

  57. Compressional and shear wave velocities for polycrystalline bcc-Fe up to 6.3 GPa and 800 K 査読有り

    Yuki Shibazaki, Keisuke Nishida, Yuji Higo, Mako Igarashi, Masaki Tahara, Tatsuya Sakamaki, Hidenori Terasaki, Yuta Shimoyama, Soma Kuwabara, Yusaku Takubo, Eiji Ohtani

    AMERICAN MINERALOGIST　101　(5-6)　1150-1160　2016年5月

    DOI： 10.2138/am-2016-5545 　

    ISSN：0003-004X

    eISSN：1945-3027

  58. Magnetic and spin transitions in wüstite: A synchrotron Mössbauer spectroscopic study 査読有り

    M. Hamada, S. Kamada, E. Ohtani, T. Mitsui, R. Masuda, T. Sakamaki, N. Suzuki, F. Maeda, M. Akasaka

    Physical Review B　93　(15)　155165　2016年4月

    DOI： 10.1103/PhysRevB.93.155165 　

    ISSN：2469-9950

    eISSN：2469-9969

  59. Phase relations on the K2CO3-CaCO3-MgCO3 join at 6 GPa and 900-1400 C: Implications for incipient melting in carbonated mantle domains, American Mineralogist 査読有り

    Hamada, M, Kamada, S, Ohtani, E, Mitsui, T, Masuda, R, Sakamaki, T, Suzuki, N, Maeda, F, Akasaka, M

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　93　(15)　155165　2016年

    DOI： 10.1103/PhysRevB.93.155165 　

  60. Sound velocity measurement by inelastic X-ray scattering at high pressure and temperature by resistive heating diamond anvil cell 査読有り

    E. Ohtani, K. Mibe, T. Sakamaki, S. Kamada, S. Takahashi, H. Fukui, S. Tsutsui, A. Q. R. Baron

    RUSSIAN GEOLOGY AND GEOPHYSICS　56　(1-2)　190-195　2015年1月

    DOI： 10.1016/j.rgg.2015.01.012 　

    ISSN：1068-7971

    eISSN：1878-030X

  61. 地球内部のマグマ 招待有り 査読有り

    坂巻 竜也

    高圧力の科学と技術　25　(2)　165-171　2015年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.4131/jshpreview.25.165 　

    ISSN：1348-1940 0917-639X

  62. The abundance of potassium in the Earth’s core 査読有り

    K. Watanabe, E. Ohtani, S. Kamada, T. Sakamaki, M. Miyahara, Y. Ito

    Physics of the Earth and Planetary Interiors　237　65-72　2014年12月

    DOI： 10.1016/j.pepi.2014.10.001 　

    ISSN：0031-9201

    eISSN：1872-7395

  63. Stability of hydrous phase H MgSiO4H2 under lower mantle conditions 査読有り

    Eiji Ohtani, Yohei Amaike, Seiji Kamada, Tatsuya Sakamaki, Naohisa Hirao

    GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS　41　(23)　8283-8287　2014年12月

    DOI： 10.1002/2014GL061690 　

    ISSN：0094-8276

    eISSN：1944-8007

  64. Velocity of Fe-S liquids at high pressure: Implications for the Moon’s molten outer core 査読有り

    Z. Jing, Y. Wang, Y. Kono, T. Yu, T. Sakamaki, C. Park, M. L. Rivers, S. R. Sutton, G. Shen

    Earth and Planetary Science Letters　396　78-87　2014年6月

    DOI： 10.1016/j.epsl.2014.04.015 　

    ISSN：0012-821X

    eISSN：1385-013X

  65. A magma “traffic jam” between lithosphere and asthenosphere 招待有り

    T. Sakamaki

    SPring-8 Research Frontiers 2013　86-87　2014年

  66. A compact system for generating extreme pressures and temperatures: An application of laser-heated diamond anvil cell to inelastic X-ray scattering 査読有り

    Hiroshi Fukui, Takeshi Sakai, Tatsuya Sakamaki, Seiji Kamada, Suguru Takahashi, Eiji Ohtani, Alfred Q. R. Baron

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS　84　(11)　113902　2013年11月

    DOI： 10.1063/1.4826497 　

    ISSN：0034-6748

    eISSN：1089-7623

  67. Sound velocity of hexagonal close-packed iron up to core pressures 査読有り

    Eiji Ohtani, Yuki Shibazaki, Takeshi Sakai, Kenji Mibe, Hiroshi Fukui, Seiji Kamada, Tatsuya Sakamaki, Yusuke Seto, Satoshi Tsutsui, Alfred Q. R. Baron

    Geophysical Research Letters　40　(19)　5089-5094　2013年10月16日

    DOI： 10.1002/grl.50992 　

    ISSN：0094-8276 1944-8007

    eISSN：1944-8007

  68. Interfacial tension of Fe-Si liquid at high pressure: Implications for liquid Fe-alloy droplet size in magma oceans 査読有り

    Hidenori Terasaki, Satoru Urakawa, David C. Rubie, Ken-ichi Funakoshi, Tatsuya Sakamaki, Yuki Shibazaki, Shin Ozawa, Eiji Ohtani

    PHYSICS OF THE EARTH AND PLANETARY INTERIORS　202　1-6　2012年8月

    DOI： 10.1016/j.pepi.2012.05.002 　

    ISSN：0031-9201

  69. Stability of Fe-Ni hydride after the reaction between Fe-Ni alloy and hydrous phase (δ-AlOOH) up to 1.2 Mbar: Possibility of H contribution to the core density deficit 査読有り

    H. Terasaki, E. Ohtani, T. Sakai, S. Kamada, H. Asanuma, Y. Shibazaki, N. Hirao, N. Sata, Y. Ohishi, T. Sakamaki, A. Suzuki, K. Funakoshi

    Physics of the Earth and Planetary Interior,　194　18-24　2012年3月

    DOI： 10.1016/j.pepi.2012.01.002 　

    ISSN：0031-9201

    eISSN：1872-7395

  70. Simultaneous structure and elastic wave velocity measurement of SiO2 glass at high pressures and high temperatures in a Paris-Edinburgh cell 査読有り

    Yoshio Kono, Changyong Park, Tatsuya Sakamaki, Curtis Kenny-Benson, Guoyin Shen, Yanbin Wang

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS　83　(3)　033905　2012年3月

    DOI： 10.1063/1.3698000 　

    ISSN：0034-6748

  71. Density and sound velocity of iron-sulfur alloy in liquids at high pressures and implications to planetary cores

    Z. Jing, Y. Wang, T. Yu, T. Sakamaki, Y. Kono, C. Park

    Lunar and Planetary Institute　2012年

  72. Density measurement of liquid FeS at high pressures using synchrotron X-ray absorption 査読有り

    Keisuke Nishida, Eiji Ohtani, Satoru Urakawa, Akio Suzuki, Tatsuya Sakamaki, Hidenori Terasaki, Yoshinori Katayama

    AMERICAN MINERALOGIST　96　(5-6)　864-868　2011年5月

    DOI： 10.2138/am.2011.3616 　

    ISSN：0003-004X

  73. Effect of hydrogen on the melting temperature of FeS at high pressure: Implications for the core of Ganymede 査読有り

    Yuki Shibazaki, Eiji Ohtani, Hidenori Terasaki, Ryuji Tateyama, Tatsuya Sakamaki, Taku Tsuchiya, Ken-ichi Funakoshi

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS　301　(1-2)　153-158　2011年1月

    DOI： 10.1016/j.epsl.2010.10.033 　

    ISSN：0012-821X

  74. Hydrogenation of FeSi under high pressure 査読有り

    Hidenori Terasaki, Yuki Shibazaki, Tatsuya Sakamaki, Ryuji Tateyama, Eiji Ohtani, Ken-ichi Funakoshi, Yuji Higo

    AMERICAN MINERALOGIST　96　(1)　93-99　2011年1月

    DOI： 10.2138/am.2011.3628 　

    ISSN：0003-004X

    eISSN：1945-3027

  75. Pressure and temperature dependence of the viscosity of a NaAlSi2O6 melt 査読有り

    Akio Suzuki, Eiji Ohtani, Hidenori Terasaki, Keisuke Nishida, Hiromi Hayashi, Tatsuya Sakamaki, Yuki Shibazaki, Takumi Kikegawa

    PHYSICS AND CHEMISTRY OF MINERALS　38　(1)　59-64　2011年1月

    DOI： 10.1007/s00269-010-0381-4 　

    ISSN：0342-1791

  76. Density measurement of Fe<inf>3</inf>C liquid using X-ray absorption image up to 10 GPa and effect of light elements on compressibility of liquid iron 査読有り

    H. Terasaki, K. Nishida, Y. Shibazaki, T. Sakamaki, A. Suzuki, E. Ohtani, T. Kikegawa

    Journal of Geophysical Research: Solid Earth　115　(6)　2010年6月

    DOI： 10.1029/2009JB006905 　

    ISSN：2169-9313

    eISSN：2169-9356

  77. Density measurement of Fe3C liquid using X-ray absorption image up to 10 GPa and effect of light elements on compressibility of liquid iron 査読有り

    H. Terasaki, K. Nishida, Y. Shibazaki, T. Sakamaki, A. Suzuki, E. Ohtani, T. Kikegawa

    JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SOLID EARTH　115　B06207　2010年6月

    DOI： 10.1029/2009JB006905 　

    ISSN：0148-0227

  78. Hydrogen incorporation to the Earth's core

    Hidenori Terasaki, Eiji Ohtani, Takeshi Sakai, Seiji Kamada, Yuki Shibazaki, Hidetoshi Asanuma, Hirao Naohisa, Yasuo Ohishi, Nagayoshi Sata, Tatsuya Sakamaki, Akio Suzuki, Ken-ichi Funakoshi

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA　73　(13)　A1321-A1321　2009年6月

    ISSN：0016-7037

  79. In situ measurement of interfacial tension of Fe-S and Fe-P liquids under high pressure using X-ray radiography and tomography techniques 査読有り

    H. Terasaki, S. Urakawa, K. Funakoshi, N. Nishiyama, Y. Wang, K. Nishida, T. Sakamaki, A. Suzuki, E. Ohtani

    PHYSICS OF THE EARTH AND PLANETARY INTERIORS　174　(1-4)　220-226　2009年5月

    DOI： 10.1016/j.pepi.2009.01.004 　

    ISSN：0031-9201

  80. Stability of carbonated magmas at the base of the Earth’s upper mantle 査読有り

    S. Ghosh, E. Ohtani, K. Litasov, A. Suzuki, T. Sakamaki

    Geophysical Research Letters　34　(22)　L22312　2007年11月

    DOI： 10.1029/2007GL031349 　

    ISSN：0094-8276

    eISSN：1944-8007

  81. In situ observation and determination of liquid immiscibility in the Fe-O-S melt at 3 GPa using a synchrotron X-ray radiographic technique 査読有り

    Kyusei Tsuno, Hidenori Terasaki, Eiji Ohtani, Akio Suzuki, Yuki Asahara, Keisuke Nishida, Tatsuya Sakamaki, Ken-Ichi Funakoshi, Takumi Kikegawa

    GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS　34　(17)　L17303　2007年9月

    DOI： 10.1029/2007GL030750 　

    ISSN：0094-8276

  82. 高温高圧下でのイメージング実験 査読有り

    鈴木昭夫, 西田圭佑, 坂巻竜也, 寺崎英紀, 大谷栄治

    KEK proceedings 放射光高圧研究における実験技術の新展開　61-64　2007年

  83. ダイヤモンドアンビルを用いた珪酸塩メルトのX線吸収密度測定 査読有り

    浦川 啓, 坂巻竜也

    KEK proceedings 放射光高圧研究における実験技術の新展開　1-4　2007年

  84. Effect of pressure on the viscosity of Fe-S and Fe-C liquids up to 16 GPa 査読有り

    H. Terasaki, A. Suzuki, E. Ohtani, K. Nishida, T. Sakamaki, K. Funakoshi

    GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS　33　(22)　L22307　2006年11月

    DOI： 10.1029/2006GL027147 　

    ISSN：0094-8276

    eISSN：1944-8007

  85. Anomalous compression of basaltic magma: Implications to pressure-induced structural change in silicate melt 招待有り

    S. Urakawa, T. Sakamaki, E. Ohtani

    SPring-8 Research Frontiers 2005　113-114　2006年

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MISC 61

  1. 高圧下における水の定量評価:高圧中性子CT法の開発

    有馬寛, 服部高典, 佐野亜沙美, 町田真一, 阿部淳, 舟越賢一, 坂巻竜也

    量子ビームサイエンスフェスタ(Web)　2023　2024年

  2. 放射光X線回折実験に基づく高圧下におけるCO2を含むナトリウムケイ酸塩メルトの構造解析

    早舩紫野, 坂巻竜也, 鈴木昭夫

    量子ビームサイエンスフェスタ(Web)　2023　2024年

  3. 圧力下のケイ酸塩メルトの構造に対するCO2の影響の解明

    早舩紫野, 坂巻竜也, 舟越賢一, 鈴木昭夫

    KEK Progress Report (Web)　(2024-2)　2024年

    ISSN： 1344-6320

  4. 分子動力学シミュレーションと放射光X線回折実験によるCO2含有ナトリウムケイ酸塩メルトの構造解析

    早舩紫野, 小野寺陽平, 小原真司, 市川晴貴, 坂巻竜也, 舟越賢一, 鈴木昭夫

    日本鉱物科学会年会講演要旨(Web)　2024　2024年

  5. 高温高圧下におけるB2-FeNiSi相の音速測定と地球核の構成

    大谷栄治, 生田大穣, 福井宏之, 福井宏之, 坂巻竜也, 石川大介, 石川大介, BARON Alfred Q. R., BARON Alfred Q. R.

    日本鉱物科学会年会講演要旨(Web)　2024　2024年

  6. 高圧下におけるナトリウムケイ酸塩メルトの構造に対するCO2の影響

    早舩紫野, 大橋智典, 坂巻竜也, 鈴木昭夫

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)　2023　2023年

  7. 含水条件下におけるマントル溶融現象と含水ナトリウムケイ酸塩メルトの構造解析

    坂巻竜也

    高圧力の科学と技術　33　(3)　2023年

    ISSN： 0917-639X

  8. マグマ内に存在するFe2O3の高圧下での部分モル体積

    坂凜太郎, 鈴木昭夫, 坂巻竜也

    日本鉱物科学会年会講演要旨(Web)　2021　2021年

  9. アルミノケイ酸塩ガラスの圧力誘起構造変化のその場観察

    森田大智, 山田明寛, 吉田智, 松岡純, 坂巻竜也, 鈴木昭夫, 若林大佑

    日本セラミックス協会年会講演予稿集(CD-ROM)　2018　ROMBUNNO.2G04　2018年3月1日

  10. H2OとFeに富んだ下部マントル環境下におけるMgCO3の安定性

    前田郁也, 鎌田誠司, 宮島延吉, 平尾直久, 河口沙織, PETITGIRARD Sylvain, MCCAMMON Catherine, FROST Daniel, 坂巻竜也, 鈴木昭夫

    高圧討論会講演要旨集　59th　2018年

    ISSN： 0917-6373

  11. Reaction of MgCO3 and Fe observed by transmission electron microscopy

    Maeda, F, Miyajima, N, Kamada, S, Sakamaki, T, Suzuki, A

    Bayerisches Forschungsinstitut für Experimentelle Geochemie und Geophysik Universität Bayreuth Annual Report 2017　92-93　2018年

  12. パイロープガラスの圧力起因の構造変化

    久野直毅, 坂巻竜也, 堀岡祥生, 大橋智典, 鈴木昭夫

    高圧討論会講演要旨集　58th　104　2017年10月25日

    ISSN： 0917-6373

  13. 川井型プレスを用いたX線イメージング吸収法による固体鉄の密度測定

    寺崎英紀, 下山裕太, 西田圭佑, 坂巻竜也, 柴崎裕樹, 肥後祐司, 丹下慶範

    高圧討論会講演要旨集　58th　222　2017年10月25日

    ISSN： 0917-6373

  14. Simultaneous sound velocity and density measurements of iron-silicon alloys under core conditions of Mercury and Mars

    Sakamaki, T, Terasaki, H, Shibazaki, Y, Suzuki, A, Tobe, H, Higo, Y, Kurokawa, F, Maki, M, Shimoyama, Y, Saito, R

    SPring-8 User Experiment Report 2016B　2016B1111　2017年

  15. 高圧下におけるFeOの音速測定

    田中遼介, 坂巻竜也, 福井宏之, 大谷栄治, 鎌田誠司, 筒井智嗣, 内山裕士, BARON Alfred Q.R, 鈴木昭夫

    高圧討論会講演要旨集　57th　102　2016年10月12日

    ISSN： 0917-6373

  16. 下部マントル条件下における玄武岩質ガラスの放射光メスバウアー分光測定

    前田郁也, 大谷栄治, 鎌田誠司, 坂巻竜也, 鈴木那奈美, 平尾直久, 大石泰生, 三井隆也, 増田亮, 中野智志

    高圧討論会講演要旨集　56th　2015年

    ISSN： 0917-6373

  17. 高温高圧下における含水H相‐δ相固溶体(MgSi,Al2)O2(OH)2の安定領域と下部マントルの水

    大谷栄治, 天池洋平, 鎌田誠司, 坂巻竜也, 増野いづみ, 村上元彦, 鈴木昭夫, 平尾直久

    高圧討論会講演要旨集　55th　9　2014年11月10日

    ISSN： 0917-6373

  18. P2-11 高圧での月の高Ti玄武岩の熔融関係(ポスターセッション2,ポスター発表)

    五十嵐 愛子, 大谷 栄治, 坂巻 竜也, 朝原 友紀, 鈴木 昭夫

    日本惑星科学会秋期講演会予稿集　2014　"P2-11"　2014年9月10日

    出版者・発行元： 日本惑星科学会

  19. 下部マントル条件下におけるフエロペリグレースのスピン転移 : 放射光X線回折およびメスバウアー分光同時測定システムを用いた研究

    濱田 麻希, 大谷 栄治, 鎌田 誠司, 坂巻 竜也, 平尾 直久, 大石 泰生

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2013　124-124　2013年9月5日

    ISSN： 1348-6543

  20. レーザー加熱による高温高圧X線非弾性散乱によるhcp‐Feの縦波速度測定

    大谷栄治, 坂巻竜也, 福井裕史, 鎌田誠司, 高橋豪, 坂入崇紀, 高畑明拓, 境毅, 筒井聡, BARON A. B

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2013　121-121　2013年9月5日

    ISSN： 1348-6543

  21. 下部マントル条件下におけるウスタイトおよびフェロペリクレースのスピン転移

    浜田麻希, 浜田麻希, 大谷栄治, 鎌田誠司, 坂巻竜也, 平尾直久, 大石泰生, 三井隆也, 増田亮

    高圧討論会講演要旨集　54th　2013年

    ISSN： 0917-6373

  22. コンパクトLH‐DACを用いた高温高圧X線非弾性散乱

    福井宏之, 境毅, 坂巻竜也, 高橋豪, 大谷栄治, BARON Alfred Q.R

    高圧討論会講演要旨集　53rd　175　2012年10月25日

    ISSN： 0917-6373

  23. 高温高圧下におけるhcp‐Feの音速測定と地球核の構造

    大谷栄治, 境毅, 柴崎裕樹, 福井裕之, 福井裕之, 三部賢治, 坂巻竜也, 高橋豪, 坂入崇則, 筒井智嗣, BARON Alfred QR

    高圧討論会講演要旨集　53rd　41　2012年10月25日

    ISSN： 0917-6373

  24. 高温高圧下における鉄の音速測定と内核の構成

    大谷栄治, 境毅, 柴崎祐樹, 福井裕史, 三部賢治, 坂巻竜也, 高橋豪, 坂入崇紀, 筒井聡, BARON A.B

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2012　132-132　2012年9月15日

    ISSN： 1348-6543

  25. 放射光X線と組み合わせた高圧下弾性波速度測定

    河野 義生, PARK Changyong, SHEN Guoyin, 坂巻 竜也, YU Tony, WANG Yanbin

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2011　118-118　2011年9月5日

    ISSN： 1348-6543

  26. X線その場観察実験によるFeS-H系の融点測定 : ガニメデ核への応用

    柴崎 裕樹, 大谷 栄治, 寺崎 英紀, 立山 隆二, 坂巻 竜也, 土屋 卓久, 舟越 賢一, 肥後 祐司

    高圧討論会講演集　51　106-106　2010年10月11日

    ISSN： 0917-6373

  27. 高圧下におけるFeSi中の水素固溶度

    寺崎 英紀, 柴崎 裕樹, 坂巻 竜也, 立山 隆二, 大谷 栄治, 舟越 賢一, 肥後 祐司

    高圧討論会講演集　51　45-45　2010年10月11日

    ISSN： 0917-6373

  28. 高温高圧下における鉄ニッケル－水素系の相平衡関係：地球中心核の温度構造の解明．

    柴崎裕樹, 大谷栄治, 鈴木昭夫, 坂巻竜也, 西田圭佑, 林宏美, 立山隆二

    SPring-8 User Experiment Report No.24 (2009B)　24　2009B1696　2010年6月

  29. Density measurements of liquid FeS at high pressure using X-ray absorption image.

    Nishida, K, Suzuki, A, Ohtani, E, Terasaki, H, Sakamaki, T, Shibazaki, Y, Hayashi, H, Funayama, M, Kikegawa, T

    Photon Factory Activity Report 2008 (KEK Progress Report 2009-3)　26　(Part B)　179　2010年1月

  30. 高温高圧下における玄武岩マグマの構造解析．

    坂巻竜也, 大谷栄治, 鈴木昭夫, 寺崎英紀, 柴崎裕樹, 林宏美, 舟越賢一, 立山隆二

    SPring-8 User Experiment Report No.23 (2009A)　23　2009A1661　2010年1月

  31. Ｘ線吸収法による高温高圧下における珪酸塩メルトの密度測定．

    大谷栄治, 鈴木昭夫, 寺崎英紀, 坂巻竜也, 浦川啓, 片山芳則

    SPring-8 User Experiment Report No.23 (2009A)　23　2009A3785　2010年1月

  32. 高温高圧下における鉄-水素-軽元素系の相平衡関係.

    Terasaki, H, Shibazaki, Y, Sakamaki, T, Tateyama, R, Nishitani, N, ODwyer-Brown, L, Lesher, C, Yamada, A, Suzuki, A

    SPring-8 User Experiment Report No.22 (2008B)　22　2008B1439　2009年6月

  33. Viscosity of basaltic magma at high pressure.

    Suzuki, A, Ohtani E, Terasaki, H, Sakamaki, T, Shibazaki, Y. Tateyama, R, Funakoshi, K

    SPring-8 User Experimental Report No.22 (2008B)　22　2008B1613　2009年6月

  34. Density measurements of liquid FeS at high pressure using X-ray absorption image.

    Nishida, K, Suzuki, A, Terasaki, H, Ohtani, E, Sakamaki, T, Shibazaki, Y, Hayashi, H, Funayama, M, Kikegawa, T

    Photon Factory Activity Report 2007　25　198　2009年2月

  35. X線イメージング法による融体の研究とその地球・惑星内部への適用

    鈴木昭夫, 大谷栄治, 寺崎英紀, 坂巻竜也, 白石令, 西田圭佑, 柴崎裕樹, 林宏美, 立山隆二, 大高理, 久保友明, 土井菜保子, 下宿彰

    PFシンポジウム要旨集　26th　32　2009年

  36. In situ X-ray experiment on the structure of basaltic magma under high pressure and high temperature.

    Sakamaki, T, Suzuki, A, Ohtani, E, Terasaki, H, Funakoshi, K

    SPring-8 User Experiment Report No.21 (2008A)　21　2008A1118　2008年11月

  37. 高温高圧Ｘ線その場観察実験による鉄－マントル鉱物間の水素分配；火星の核-マントル境界における水素挙動の解明.

    Terasaki, H, Shibazaki, Y, Ohtani, E, Suzuki, A, Sakamaki, T, Ghosh, S, Nishida, K

    SPring-8 User Experiment Report No.21 (2008A)　21　2008A1145　2008年11月

  38. X線その場観察浮沈法によるFe‐S融体の密度測定

    鈴木昭夫, 大谷栄治, 西田圭佑, 寺崎英紀, 坂巻竜也, 柴崎裕樹, 林宏美, 亀卦川卓美

    高圧討論会講演要旨集　49th　263　2008年11月1日

    ISSN： 0917-6373

  39. 放射光X線を用いた高温高圧下での鉄‐リングウッダイト間の水素分配:火星核マントル境界での水素の挙動解明

    柴崎裕樹, 大谷栄治, 寺崎英紀, 鈴木昭夫, 坂巻竜也, 林宏美, 西田圭佑, 舟越賢一

    高圧討論会講演要旨集　49th　233　2008年11月1日

    ISSN： 0917-6373

  40. 高温高圧下におけるX線吸収画像を用いたFeS融体の密度測定

    西田圭佑, 大谷栄治, 鈴木昭夫, 寺崎英紀, 柴崎祐樹, 坂巻竜也, 林宏美, 亀卦川卓美

    高圧討論会講演要旨集　49th　264　2008年11月1日

    ISSN： 0917-6373

  41. X線吸収法による含水玄武岩メルトの密度の圧力変化の研究.

    Urakawa, S, Sakamaki, T, Nishida, K, Suzuki, A, Yamaguchi, J, Ohtani, E

    SPring-8 User Experimental Report No.20 (2007B)　20　2007B3707　2008年6月

  42. X線イメージング法による融体の研究とその地球・惑星内部への適用

    大谷栄治, 鈴木昭夫, 寺崎英紀, 津野究成, 坂巻竜也, 西田圭佑, 柴崎裕樹, 大高理, 山田明寛

    PFシンポジウム要旨集　25th　78　2008年

  43. 高圧高温下におけるNaAlSi2O6メルトの粘度

    鈴木 昭夫, 大谷 栄治, 寺崎 英紀, 西田 圭佑, 林 宏美, 坂巻 竜也, 亀卦川 卓美

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2008　(0)　181-181　2008年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本鉱物科学会

    DOI： 10.14824/jakoka.2008.0.181.0 　

    ISSN： 1348-6543

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    NaAlSi2O6メルトの粘度測定を5.5 GPaまでの圧力下で1350から1880℃までの幅広い温度範囲で測定したのでここに報告する．実験は，高エネルギー加速器研究機構(KEK)の放射光実験施設(PF)で行った．実験の結果，2.2 GPaおよび2.9 GPaで粘度の温度依存性が明らかになったが，活性化エネルギーの値は1 atmのものと殆ど変わらなかった．また，粘度の圧力依存性については，2～3GPaまで単調に減少し，さらに5.5 GPaまでは殆ど変化がないことが分かった．このような粘度変化は2 GPaまでとそれ以上でメルトの構造が変化している可能性を示唆している．このため，Ｘ線や中性子回折実験によって，この圧力範囲でのメルトの構造を調べることが極めて重要であると考えられる．

  44. 高温高圧下におけるペリドタイトマグマの密度測定

    坂巻 竜也, 大谷 栄治, 浦川 啓, 鈴木 昭夫, 片山 芳則, 寺崎 英紀, 西田 圭佑, 林 宏美, 中野 陽介

    日本鉱物科学会年会講演要旨集　2008　(0)　180-180　2008年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本鉱物科学会

    DOI： 10.14824/jakoka.2008.0.180.0 　

    ISSN： 1348-6543

    詳細を見る 詳細を閉じる

    初期地球におけるマグマオーシャンから現在の地球が形作られたまでの分化プロセスを議論するために、ペリドタイトマグマの密度は重要な物性の１つである。それは冷却によって晶出してくる結晶とマグマの密度差によって形成される層構造に差異が生じる可能性があるからである。例えば、地球と同じような組成を持っていると考えられている月に着目してみると、地球では見られない斜長石から成る地殻が確認されている。地球と月は共にマグマオーシャンを経験しているが、そこからの分化・進化のプロセスが異なっていることが示唆される。その原因を解明する上で水の存在が鍵を握っていると考えられている。それは質量が大きく水を保持するための重力が十分にあったと考えられている地球と、質量が小さく水を含む揮発性物質に枯渇している月とではマグマオーシャン時の含水量が異なっていたと推測できるからである。水が存在しない月では地球に比べて相対的に重いマグマオーシャンが広がっていて、地球では浮かびえない斜長石が浮き上がり、地殻を形成したと考えることができる。しかしながら、含水条件下におけるマグマの密度測定の研究例は限られており、正確な議論を行うには研究が少ないのが現状である。そこで本研究では、過去の研究において我々が無水・含水条件下における玄武岩マグマの密度測定に成功しているX線吸収法を用いて、ペリドタイトメルトの密度を無水・含水条件下で測定し、分化プロセスに及ぼす水の影響を議論していく。 高温高圧条件下におけるX線吸収法には高輝度単色光を必要とするため、SPring-8のBL22XUを使用し、そこに設置されているDIA型キュービックプレスを用いて実験を行った。先端6mmのWCアンビルで，広い吸収プロファイルを得るためにX-rayのパスの部分だけ溝(深さ0.2mm×幅1.5mm)があるものを用いた。試料は内径0.5mm，外径1.0mmのダイアモンドカプセルに詰めた。ダイアモンドは変形しにくく，珪酸塩メルトと反応しない。また，珪酸塩メルトと比べるとX線をあまり吸収しないので，今回の実験に用いるカプセルとして最適である。圧媒体にはボロンエポキシを用い，加熱にはグラファイトヒーターを用いた。アンジュレーター光源からのX線はSi(111)の２結晶分光器で23keVに単色化した。これをスリットで50μm×50μmの大きさまで絞り，試料に入射した。入射と透過X線の強度はイオンチャンバーで測定した。温度はWRe25%-WRe3%で測定し，圧力はMgOの状態方程式から計算した。出発試料は合成したパイロライト組成の結晶で、含水パイロライトはMg(OH)2を後から加えて、5wt%の水を含むものを作成した。実験条件は5GPa，2100Kまでである。

  45. In situ X-ray diffraction study of Hydrogen partitioning between iron and mantle minerals under high pressure and temperature; Implications to Hydrogen behavior at the Martian core-mantle boundary

    Terasaki, H, Shibazaki Y, Ohtani E, Suzuki, A, Sakamaki T, Ghosh S, Nishida K

    SPring-8 User Experimental Report　2008年

  46. X線吸収法を用いた高圧下におけるFeS融体の密度測定

    西田圭佑, 大谷栄治, 浦川啓, 片山芳則, 鈴木昭夫, 寺崎英紀, 坂巻竜也

    高圧討論会講演要旨集　48th　274　2007年11月11日

    ISSN： 0917-6373

  47. 高圧下における液体Fe‐SおよびFe‐P合金の界面張力測定

    寺崎英紀, 浦川啓, 舟越賢一, 大谷栄治, 鈴木昭夫, 坂巻竜也, 西田圭佑

    高圧討論会講演要旨集　48th　271　2007年11月11日

    ISSN： 0917-6373

  48. 高圧下における玄武岩マグマの粘度

    鈴木昭夫, 大谷栄治, 安藤良太, 坂巻竜也, 寺崎英紀, 舟越賢一

    高圧討論会講演要旨集　48th　272　2007年11月11日

    ISSN： 0917-6373

  49. 高温高圧下におけるMORBマグマの密度と構造

    坂巻竜也, 大谷栄治, 浦川啓, 片山芳則, 舟越賢一, 鈴木昭夫, 寺崎英紀, 西田圭佑

    高圧討論会講演要旨集　48th　105　2007年11月11日

    ISSN： 0917-6373

  50. In situ observation of liquid immiscibility of Fe-O-S liquid using X-ray radiography under high pressure

    Terasaki, H, Ohtani, E, Suzuki, A, Tsuno, K, Asahara, Y, Sakamaki, T, Ozawa, S, Shibazaki, Y, Ghosh, S, Litasov, K, Nishida, K, Funakoshi, K

    Spring-8 User Experimental Report　2007A1096　2007年4月

  51. Anomalous compression behavior of MORB composition magma

    Urakawa, S, Sakamaki, T, Suzuki, A, Ohtani, E, Nishida, K

    Spring-8 User Experimental Report　2006B3710　2007年

  52. X線吸収法を用いた高温高圧条件下におけるMORBメルトとFeSメルトの密度測定

    Sakamaki, T, Ohtani, E, Nishida, K, Suzuki, A, Yamaguchi, J, Urakawa, S

    Spring-8 User Experimental Report　2007A3709　2007年

  53. Viscosity measurement of molten Fe-S-O alloy above 20 GPa

    Ohtani E, Terasaki H, Suzuki A, Tsuno K, Nishida K, Sakamaki T, Yu X, Secco R

    Spring-8 User Experimental Report　2006A　2006年

  54. Radiography method for the density measurement of basaltic magma at high pressure and high temperature

    Suzuki A, Ohtani E, Terasaki H, Sakamaki T, Nishida K

    Spring-8 User Experimental Report　2006A　2006年

  55. 高圧下における静滴法を用いたFe-S融体の界面エネルギー測定

    Terasaki H, Ohtani E, Suzuki A, Tsuno K, Sakamaki T, Nishida K, Asanuma H, Litasov K, Secco R, Yu X

    Spring-8 User Experimental Report　2006A　2006年

  56. Density measurement for MORB melts by X-ray absorption method

    Urakawa S, Sakamaki T, Ohtani E, Suzuki A, Katayama Y

    Spring-8 User Experimental Report　2006A　2006年

  57. X線吸収法によるMORBメルトの密度測定

    坂巻竜也, 浦川啓, 大谷栄治, 鈴木昭夫, 片山芳則

    高圧討論会講演要旨集　46th　112　2005年10月20日

    ISSN： 0917-6373

  58. 高圧X線吸収法によるNa2Si2O5‐FeO系メルトの密度測定

    浦川啓, 坂巻竜也, 安藤良太, 鈴木昭夫, 大谷栄治, 片山芳則

    高圧討論会講演要旨集　46th　28　2005年10月20日

    ISSN： 0917-6373

  59. hydrous MORBの高圧下における粘性測定

    加藤幸子, 大谷栄治, 鈴木昭夫, 安藤良太, 川添貴章, 坂巻竜也, 寺崎英紀, 舟越賢一

    高圧討論会講演要旨集　45th　285　2004年9月30日

    ISSN： 0917-6373

  60. 高温高圧下におけるX線吸収法による玄武岩メルトの密度測定

    安藤 良太, 大谷 栄治, 鈴木 昭夫, 坂巻 竜也, 浦川 啓, 渡辺 直樹, 高橋 伸行, 片山 芳則

    日本岩石鉱物鉱床学会 学術講演会 講演要旨集　2004　(0)　71-71　2004年

    出版者・発行元： 日本鉱物科学会

    DOI： 10.14824/jampeg.2004.0.71.0 　

    ISSN： 1348-6543

    詳細を見る 詳細を閉じる

    はじめに高圧下での珪酸塩融体の密度は、地球内部でのマグマの移動を制約するうえで最も重要なパラメータの一つである。しかしながら、格子定数を持たないメルトの密度を求めることは容易ではなく、密度既知のマーカーの浮き沈みを利用した、浮沈法と呼ばれる方法で測定された、ごく限られた温度圧力条件での値を除けば、その値はほとんど知られていない。そんな中、Katayama et al. (1996)が、試料の密度とX線吸収との関係を利用し、金属メルトの密度を測定する新しい方法を開発した。この方法の一つの特徴は測定したい温度圧力条件での密度測定が可能である点である。そこで、本研究ではこの方法をシリケイトメルトの密度測定へ適用を試みた。X線が試料中を透過すると、透過してきたX線の強度（I）は次の式（ランベルト・ベールの法則）に従うことが知られている.I= I0&times;exp(-m&times;r&times;t)I0は入射X線の強度、&mu;は試料のX線吸収係数、tは試料の厚さ、rは試料の密度を表す。ここで試料のX線吸収係数μ値と、試料の厚さt値が既知であれば、IとI0を測定することで、物質の密度rを求めることが可能となる。このことを利用して密度を測定するのがX線吸収密度測定法である。本研究では、試料の厚さtを求めるために、新しく、試料容器として単結晶ダイヤモンドの円筒を使用した。ダイヤモンドは変形しにくく円筒の形状が保たれるため、幾何学的に試料の厚さｔを求めることが可能となる。また、ダイヤモンドのX線吸収係数が小さい点、シリケイトと反応しない点によっても測定が可能となる。方法実験は大型放射光施設Spring-8、BL22XUビームラインを利用しておこなった。高温高圧発生装置には同ビームライン設置のDIA型キュービックアンビルプレス（SMAP180）を、アンビルには先端6mm超硬アンビルを使用した。X線は25keVのモノクロX線を、２つのスリットを使い、0.1mm&times;0.1mmに絞ったものを用いた。強度I、I0の測定にはイオンチャンバーを使用した。出発試料には玄武岩組成のガラス粉末（SiO2-Al2O3-FeO-MgO-CaO-Na2O）を合成したものを使用した。実験の測定条件は1&sim;5GPa、27℃&sim;1600℃である。結果及び考察 結果については当日報告する。

  61. 高温高圧X線吸収法によるナトリウム鉄珪酸塩ガラスとメルトの密度測定

    浦川 啓, 渡辺 直樹, 高橋 伸行, 安藤 良太, 坂巻 竜也, 鈴木 昭夫, 大谷 栄治, 片山 芳則

    日本鉱物学会年会講演要旨集　2004　(0)　6-6　2004年

    出版者・発行元： 日本鉱物科学会

    DOI： 10.14824/kobutsu.2004.0.6.0 　

    ISSN： 1348-6543

    詳細を見る 詳細を閉じる

    地球深部における珪酸塩メルトの挙動を解明するためには，圧力下におけるその密度は極めて重要な物理量である。我々は任意の圧力温度条件で密度測定ができるX線吸収法を軽元素からなる珪酸塩マグマの密度測定に適用するためSPring-8において研究を進め，単結晶ダイヤモンドからなる試料カプセルを用いることにより珪酸塩メルトの密度測定に成功した。測定試料はNa2Si2O5 + FeO(1:1)のガラスで，BL22XUに設置されているキュービックプレスSMAP180を用い，約3.5GPa・1500Kまでの圧力・温度で実験を行った。25keVの単色X線を用いて入射強度(I0)と透過強度(I)をイオンチェンバーで測定し,試料の半径方向のX線吸収プロファイル得た。本研究では鉄を含んだNa珪酸塩ガラスの密度を5GPa・600Kまでの条件で,同メルトの密度を3.5GPa・1500Kまでの条件で測定した。

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書籍等出版物 1

  1. Magma Under Pressure

    坂巻 竜也

    ELSEVIER　2018年

    ISBN: 9780128113011

講演・口頭発表等 44

  1. In-situ Raman spectroscopy of ε-FeOOH under high pressures

    Ikeda, O, Sakamaki, T, Suzuki, A

    Japan Geoscience Union Meeting 2019

  2. Formation of highly pure anorthite crust on the low-volatile astral bodies by low-viscous magma ocean

    Sakamaki, T, Kono, Y

    Japan Geoscience Union Meeting 2019

  3. Melting experiments of hydrous peridotite under the top of the lower mantle conditions

    Nakajima, A, Sakamaki, T, Kawazoe, T, Suzuki, A

    Interaction and Coevolution of the Core and Mantle Toward Integrated Deep Earth Science Internarional Symposium Annual General Meeting　2018年3月26日

  4. Structures of basaltic glass under high pressure by in-situ X-ray and neutron diffraction investigations

    Ohashi, T, Sakamaki, T, Hattori, T, Sano-Furukawa, A, Funakoshi, K, Suzuki, A

    Interaction and Coevolution of the Core and Mantle Toward Integrated Deep Earth Science Internarional Symposium Annual General Meeting　2018年3月26日

  5. 川井型プレスを用いたX線イメージング吸収法による固体鉄の密度測定

    寺﨑英紀, 下山裕太, 西田圭佑, 坂巻竜也, 柴﨑裕樹, 肥後祐司

    第58回高圧討論会　2017年11月8日

  6. パイロープガラスの圧力起因の構造変化

    久野直毅, 坂巻竜也, 堀岡祥生, 大橋智典, 鈴木昭夫

    第58回高圧討論会　2017年11月8日

  7. 高温高圧実験によるアノーサイトメルトの粘度と月玄武岩の弾性波速度の測定

    坂巻竜也

    第13回月地殻研究会　2017年10月16日

  8. Structure measurements of basaltic glass at high pressure using X-ray and neutron diffraction techniques

    Ohashi, T, Sakamaki, T, Hattori, T, Sano-Furukawa, A, Funakoshi, K, Suzuki, A

    The 5th Workshop for Extreme Materials Science “Silicate Melt/Glass”　2017年10月6日

  9. Sound velocity and elastic properties of liquid Fe-Ni-Si at high pressure

    Terasaki, H, Maki, M, Shimoyama, Y, Nishida, K, Urakawa, S, Takubo, Y, Shibazaki, Y, Sakamaki, T, Higo, Y, Machida, A, Kondo, T

    High-Pressure Mineral Physics Seminar　2017年9月24日

  10. Compressibility of MgCO3 phase II under the lowermost mantle conditions

    Maeda, F, Kamada, S, Sakamaki, T, Hirao, N, Ohishi, Y, Suzuki, A

    High-Pressure Mineral Physics Seminar　2017年9月24日

  11. Sound velocity of iron-light element compounds and composition of the inner core

    Ohtani, E, Sakamaki, T, Kamada, S, Ikuta, D, Tanaka, R, Fukui, H, Baron, A.Q.R

    High-Pressure Mineral Physics Seminar　2017年9月24日

  12. Structure measurement of basaltic glass using neutron diffraction

    T. Sakamaki

    High-Pressure Mineral Physics Seminar　2017年9月24日

  13. 圧力起因の玄武岩質ガラスの構造変化

    大橋智典, 坂巻竜也, 服部高典, 佐野亜沙美, 小澤信, 舟越賢一, 鈴木昭夫

    日本鉱物科学会2017年年会　2017年9月12日

  14. 音速測定と固液分配実験から測定する内核の組成

    大谷栄治, 坂巻竜也, 生田大穣, 田中遼介, 福井宏之, バロンアルフレッド

    日本鉱物科学会2017年年会　2017年9月12日

  15. 高温高圧下での鉄-珪素合金の弾性波速度測定

    坂巻竜也, 寺﨑英紀, 柴﨑裕樹, 戸邉宙, 下山裕太, 肥後祐司, 鈴木昭夫

    日本鉱物科学会2017年年会　2017年9月12日

  16. 放射光X線で探る地球深部：地球の核組成の制約に向けて 招待有り

    坂巻竜也

    SPring-8シンポジウム2017　2017年9月4日

  17. Phase relations of MgCO3 high-pressure carbonate under the lower mantle conditions

    Maeda, F, Kamada, S, Sakamaki, T, Miyajima, N, Hirao, N, Ohishi, Y, Suzuki, A

    55th EHPRG Meeting　2017年9月3日

  18. Densification of calcium-aluminum-silicate glass at the pressure of ~5.5 GPa

    Nakajima, A, Sakamaki, T, Hisano, N, Horioka, Y, Suzuki, A

    55th EHPRG Meeting　2017年9月3日

  19. Geochemical and mineral physics constraints on the composition of the inner core

    Ohtani, E, Sakamaki, T, Sakairi, T, Tanaka, R, Kamada, S, Fukui, H, Barao, A.Q.R

    Goldschmidt 2017　2017年8月13日

  20. Basaltic glass structure by time-of-flight neutron diffraction

    Sakamaki, T, Hattori, T, Sano-Furukawa, A

    Goldschmidt 2017　2017年8月13日

  21. Interior structure of Mars estimated from elastic properties of liquid Fe-Ni-S

    Terasaki, H, Shimoyama, Y, Maki, M, Kurokawa, F, Urakawa, S, Nishida, K, Saito, R, Takubo, Y, Shibazaki, Y, Sakamaki, T, Machida, A, Higo, Y, Kondo, T

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  22. High-pressure phase transitions of MgCO3 under the lower mantle conditions

    Maeda, F, Kamada, S, Sakamaki, T, Hirao, N, Ohishi, Y, Suzuki, A

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  23. Phase relation in MgCO3-SiO2 system up to the lowermost mantle

    Maeda, F, Ohtani, E, Kamada, S, Sakamaki, T, Hirao, N, Ohishi, Y

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  24. The heterogeneities in Lunar interior: Role of High Titanium materials

    Ohtani, E, Igarashi, M, Sakamaki, T, Zhao, D

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  25. Composition of the core: Geochemical and mineral physics constraints

    Ohtani, E, Sakairi, T, Sakamaki, T, Kamada, S, Tanaka, R, Fukui, H, Baron, A.Q.R

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  26. Experimental investigation into the cause of a high attenuation zone of the lunar seismic waves: A possible partialy molten layer at the lowest lunar mantle

    Igarashi, M, Shibazaki, Y, Shiraishi, R, Sakamaki, T, Suzuki, A

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  27. Phase relations in the Fe-FeSi system at 10 GPa : Implications for Mercury’s core

    Tobe, H, Shibazaki, Y, Sakamaki, T, Hiroi, Y, Abe, R, Suzuki, A

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  28. The sound velocity measurements of FeO at high pressure and temperature: Implications for the low velocity anomaly around the core-mantle boundary

    Tanaka, R, Sakamaki, T, Fukui, H, Ohtani, E, Kamada, S, Sato, S, Tsutsui, S, Uchiyama, H, Baron, A.Q.R, Suzuki, A

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年5月20日

  29. Sound velocity of hcp-Fe at multi-megabar pressures 国際会議

    Sakamaki, T, Fukui, H, Ohtani, E, Tanaka, R, Baron, A.Q.R

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017　2017年4月20日

  30. マルチメガバールでの鉄の音速測定

    坂巻竜也

    新学術領域研究「核‐マントル共進化」平成28年度成果発表会　2017年3月26日

  31. 地球惑星深部環境におけるマグマの物性と構造に関する研究

    坂巻竜也

    日本鉱物科学会2016年年会　2016年9月23日

  32. 高温高圧下での鉄-ニッケル合金の音速・密度測定

    坂巻竜也

    日本鉱物科学会2016年年会　2016年9月23日

  33. 高温高圧下での非弾性X 線散乱による鉄-ニッケル合金の音速測定

    坂巻竜也, 大谷栄治, 福井宏之, 鎌田誠司, 坂入崇紀, 筒井智嗣, BARON Alfred

    第56回高圧討論会　2015年11月10日

  34. 超高温高圧下における鉄合金の音速測定

    坂巻竜也

    地球惑星科学研究会・高圧物質科学研究会・機能性材料ナノスケール原子相関研究会 合同研究会　2015年9月12日

  35. Contrasting viscosity and structure between anorthite and albite melts 国際会議

    T. Sakamaki, Y. Kono

    Goldshmidt2015　2015年8月16日

  36. Viscosity and structure of anorthite melt under high pressure and high temperature conditions 国際会議

    T. Sakamaki, Y. Kono

    Japan Geoscience Union Meeting 2015　2015年5月24日

  37. Sound velocity and density of hcp-Fe under Earth’s core conditions 国際会議

    T. Sakamaki, E. Ohtani, H. Fukui, S. Kamada, S. Takahashi, T. Sakairi, A. Takahata, T. Sakai, S. Tsutsui, A. Q. R. Baron

    AGU FALL MEETING 2014　2014年12月15日

  38. Ponded melt at the boundary between the lithosphere and asthenosphere 国際会議

    T. Sakamaki, A. Suzuki, E. Ohtani, H. Terasaki, S. Urakawa, Y. Katayama, K. Funakoshi, Y. Wang, J. J. Hernlund, M. D. Ballmer

    Advances in High Pressure Research: Breaking Scales and Horizons　2014年9月22日

  39. 高圧下におけるアノーサイトメルトの粘性・構造測定

    坂巻竜也, 河野義生

    日本鉱物科学会2014年年会　2014年9月17日

  40. 高チタン玄武岩の物性から見た月マントルの不均質性

    坂巻竜也

    月・火星・水星内部研究会　2014年9月8日

  41. Compressional sound velocity and density mearurements of hcp-Fe under core conditions 国際会議

    E. Ohtani, H. Fukui, S. Kamada, S. Takahashi, T. Sakairi, A. Takahata, T. Sakai, S. Tsutsui, A. Q. R. Baron

    Japan Geoscience Union Meeting 2014　2014年4月28日

  42. Density measurement of Fe-C liquid using X-ray absorption image under high pressure.

    Terasaki, H, Nishida, K, Suzuki, A, Ohtani E, Shibazaki, Y, Sakamaki, T, Kikegawa, T

    Special Issue of the Review of High Pressure Science and Technology　2009年7月

  43. Density and structure of basaltic magma under high pressure and high temperature.

    Sakamaki, T, Ohtani E, Urakawa, S, Suzuki, A, Terasaki, H, Katayama, Y, Funakoshi, K

    Special Issue of the Review of High Pressure Science and Technology　2009年7月

  44. Density measurement of liquid FeS using X-ray absorption image.

    Nishida, K, Ohtani E, Suzuki, A, Terasaki, H, Sakamaki, T, Shibazaki, Y, Kikegawa, T

    Special Issue of the Review of High Pressure Science and Technology　2009年7月

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共同研究・競争的資金等の研究課題 24

  1. 火星の核-マントル境界における化学反応およびマントル底部の溶融層の解明

    坂巻 竜也, 中島 陽一, 大村 訓史

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2025年4月1日 ～ 2029年3月31日

  2. 液体鉄合金の高圧物性測定によるコア化学組成とマントル最下部の超低速度領域の解明

    中島 陽一, 坂巻 竜也, PUSZTAI LASZLO, 島村 孝平

    2025年4月1日 ～ 2029年3月31日

  3. 超高圧高温における鉄合金の弾性波速度・状態方程式の測定による内核の不均質性の解明 競争的資金

    E. Ohtani, D. Ikuta, T. Sakamaki, T. Ishii, H. Fukui, A. Q. R. Baron

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2024年4月 ～ 2028年3月

  4. 中性子イメージングを用いた鉄メルト中の水素量測定法の確立

    坂巻 竜也

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2024年6月28日 ～ 2027年3月31日

  5. 爆発的火山噴火を引き起こすマグマの破壊現象の解明：変形するマグマの時分割構造解析

    奥村 聡, 坂巻 竜也, 小園 誠史, 上杉 健太朗

    2022年4月1日 ～ 2026年3月31日

  6. 液体鉄の高圧下での物性と構造から探る地球コア組成

    中島 陽一, 坂巻 竜也, PUSZTAI LASZLO, 松田 和博

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Kumamoto University

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

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    液体FeおよびFe-S合金の高圧高温下X線回折測定を行った。パリスエジンバラプレスを用い6GPaまでの圧力において液体Fe合金のX線回折データを取得し、2体分関数を決定することにより、構造とその圧力依存性、及び液体Feの構造に対する硫黄の影響について系統的に調べた。その結果、液体Feに硫黄を加えることにより、その局所構造秩序性が著しく変化することが明らかになった。さらに、この構造秩序性が圧縮率や音速、及び電気伝導率といった液体のバルク物性と強い相関を持つことが判明した。特に、液体Feと著しく異なる液体Fe-Sのバルク物性の圧力依存性が、圧力増加に伴う液体Fe-Sの急激な構造変化に起因する事が明らかになった。 Fe-H合金及び液体Fe-S合金の高圧高温下非弾性X線散乱測定を行った。非弾性X線散乱データよりこれら合金中の縦波音響フォノン分散を取得し、縦波速度の圧力依存性を決定した。特筆する結果として、fcc-FeHの縦波速度を80 GPaまで求めその圧力依存性を評価したところ、300Kにおいて50‐60GPaの圧力領域で、音速の異常増大を観察した。先行研究で報告されている理論計算結果と比較した結果、この音速の増大が非磁性への磁気転移に起因することが明らかになった。

  7. 高圧下でのマグマの弾性特性の決定：地球内部におけるマグマの挙動解明に向けて

    坂巻 竜也, 中島 陽一, 大村 訓史

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

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    地球内部構造は、初期地球でのマグマオーシャンの固化に伴う分化過程を経て、現在の成層構造へと発展した。このような大規模な物質分化イベントは、地球史を通じて他にない。したがって、地球内部の化学進化および内部構造の形成過程を理解する上で、全マントルの圧力・温度条件を再現し、溶融状態の地球内部物質の挙動を明らかにすることは極めて重要である。また、地震波低速度異常域の観測から現在の地球内部にもマグマが広く分布していることが示唆されている。観測事実を読み解き、モデル化し、より正確な内部構造の描像を目指すためにもマグマの弾性特性を理解することが重要である。 本研究の目的は、地球内部環境下におけるマグマの挙動を真に理解することであり、そのために高温高圧下でのマグマの弾性特性の決定や溶融現象の解明に注力する。 マグマの弾性特性を理解するために、単純系であるナトリウムアルミノケイ酸塩メルト・ガラス(Na3AlSi3O9組成)に対し、SPring-8のBL04B1において放射光X線イメージングと超音波法を組み合わせることで音速測定に成功した。研究成果は国際学会で発表するとともに、Physics of the Earth and Planetary Interiorsにおいて論文として発表した(Takahashi, Sakamaki et al., 2024)。 地球内部の溶融現象には水の役割が重要であるため、含水鉱物であるFeOOHの高圧下での電子状態をSPring-8のBL11XUでメスバウアー分光測定を行うことで解明した。得られた研究成果は国際学会で発表するとともに、Journal of the Physical Society of Japan において論文として発表した(Ikeda, Sakamaki et al., 2023)。

  8. 液体鉄の高圧下での物性と構造から探る地球コア組成

    中島 陽一, 坂巻 竜也, PUSZTAI LASZLO, 松田 和博

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

  9. 高圧下でのマグマの弾性特性の決定：地球内部におけるマグマの挙動解明に向けて

    坂巻 竜也

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

  10. 中性子イメージングを活用した沈み込み帯におけるマントル‐水反応の直接観察

    坂巻 竜也

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2021年7月9日 ～ 2024年3月31日

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    放射光X線と高温高圧実験との相性は良く、相互的な技術革新によって地球深部の条件まで実験的に測定することが可能となり、多くの研究成果を挙げている。しかしながら、X線では高圧セルに封入されている試料中の軽い元素を見ることがほぼ不可能であり、それらの軽元素を対象とした測定も困難である。地球科学いう観点に立つと、軽い元素を対象にした研究を避けることはできない。特に地球という惑星を考えた場合、「水」は極めて重要な物質である。そこで、水を研究する上で有効な中性子ビームを活用することに目を付けた。本研究では茨城県の東海村にあるJ-PARCのBL11(PLANET)ビームラインにおいて、中性子回折実験と中性子イメージングの2つの手法に焦点を当てて研究を進めた。 中性子回折実験を利用することで、X線回折では不可能であった含水のナトリウムケイ酸塩メルトの構造(水素位置も含む)の直接的な決定に成功した。5GPaまでの圧力条件下におけるマグマの構造データを取得し、各結合の圧力依存性を解明することができた。ケイ素-酸素間距離、ナトリウム-酸素間距離、酸素-酸素間距離は圧力が増加しても大きく変化しないが、水素-酸素間の距離は圧力に対して敏感であり、圧力起因の重合化が起きていることを突き止めた。 中性子イメージングでは長時間の撮影時間が必要となるため、ビームラインに設置されている6軸プレス圧姫を用いた高温高圧実験テストを行い、長時間安定に高温高圧条件を保持できる実験セルを構築することに成功した。加えて、ビームライン担当者と研究打ち合わせも進め、中性子イメージングを進める体制が整った。

  11. 地球核領域での絶対圧力スケールの構築

    大谷 栄治, 坂巻 竜也, 福井 宏之, 宮原 正明, Alfred Baron

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2020年4月1日 ～ 2023年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    高圧下におけるX線非弾性散乱実験および粉末X線回折実験によって，hcp構造をもつ金属レニウムと白金の縦波速度，横波速度と密度の測定を室温において行った．レニウムにおいては，230 GPaまでの条件で，縦波，横波，密度を決定することができた．得られた結果を用いて室温における圧力の一次スケールの作成を試みている．今回の測定の結果，理想的なレニウム結晶から理論的に期待されるよりも非常に大きな横波モードが観察された．我々の圧力スケールの信頼性を保証するには，この強い横波モードの原因を解明することが不可欠であるとの判断に至った．現在，変形したレニウム結晶の理論的検討を行い，結晶の変形組織の非弾性散乱ピークに与える影響を明らかにする理論計算を実施中である．同時にこの結果について論文としてまとめつつある．fcc構造を持つPtについては，弱い横波のX線非弾性散乱ピークを確認することができたが，圧力標準物質として適切かについての検討を行いつつ，引き続き測定を継続している。また，レニウムによる測定の結果を補強するするためにhcp構造をもつ他のオスミウムについても縦波，横波の測定を計画している． 高温高圧粉末X線回折によって，FeNiSi合金の相平衡関係を明らかにし、150GPaを超える高温高圧領域でhcpおよびB2相が2相共存することを明らかにし，その結果を論文として出版し，FeNiSi合金のB2相の音速測定を行っている．さらに地球核を構成するhcp-Feの音速測定を地球の内核に相当する300 GPaを超える圧力条件において測定しその結果を学会で発表するとともに，論文として投稿中である．

  12. 時間分割X線回折で探る差応力下におけるマグマの微視的構造と破壊現象

    奥村 聡, 坂巻 竜也, 上杉 健太朗

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2019年6月28日 ～ 2021年3月31日

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    マグマは岩石が熔融してできた液体であるが，地表へ向けて急速に上昇する間に液体から固体へと変化し爆発的火山噴火を引き起こす．このマグマの液体・固体転移は速い変形が原因だと考えられているが，原子・ナノスケールの微視的構造と転移の関係は未解明である．本研究は，マグマの時分割X線回折，小角散乱を行うための実験システムを構築することを目的とし，それを利用することで液体から固体へと変化するマグマの微視的構造を調べることを目指した．本研究によって変形中のマグマの微視的構造を調べるための実験システムが構築され，変形による液体・固体転移において原子間距離程度の局所構造には変化が無い可能性が示された．

  13. 時間分割X線回折で探る差応力下におけるマグマの微視的構造と破壊現象

    奥村 聡, 坂巻 竜也, 上杉 健太朗

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2019年6月28日 ～ 2021年3月31日

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    マグマは岩石が熔融してできた液体であるが，火山噴火過程においては早い変形を受け液体から固体へと変化する．この液体から固体への変化は様々な物質で観察されるが，これらの変化がなぜ発生するのか，その微視的原因は未解明である．本研究では実験システムを独自に構築し，放射光X線を利用することでミリ秒スケールという高時間分解能での時間分割X線回折（XRD)・小角散乱(SAXS)実験を行い，固体へと変化するマグマの微視的構造変化を明らかにすることを目標としている．本年度は，X線吸収係数の小さな窒化ボロンとカートリッジヒーターを利用した加熱炉を作成し，SPring-8でメルトの引張実験を行った．初めの実験では，マグマの模擬物質として酸化ゲルマニウムメルトとソーダライムメルトの引張試験を600-650℃の範囲で行った．引張速度は100um/秒である．また，引張試験中，100ミリ秒ごとにメルトのXRDを行うことで構造変化を調べた．その結果，ソーダライムメルトは変形中もXRDパターンに変化が無く，XRDで観察される構造に変化が無いということが分かった．酸化ゲルマニウムについてはデータ解析中である．2回目の実験では，XRDと同時にSAXSを行うための実験システム構築を行った．XRD用の検出器を試料から200㎜程度の位置に設置し，SAXS用の検出器は3m程度の位置に設置した．酸化ゲルマニウムメルトとソーダライムメルトの引張試験中にXRDとSAXSを同時取得した．XRDの撮影は1回目と同様に成功した．SAXSのデータについては、解析方法を含めて検討中である．

  14. 高圧マグマ学から探る初期から現在に至るマグマの変遷

    坂巻 竜也

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

    研究機関：Tohoku University

    2017年4月1日 ～ 2021年3月31日

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    地球形成初期から現在に至るまで、地球の内部に存在し続けてきたマグマ（融体岩石）の挙動を高圧実験に基づいて明らかにすることができた。特にマグマやケイ酸塩ガラスの構造物性や化学組成依存性に関して系統的な実験データを多く収集することができた。さらに現在の地球深部における岩石の溶融条件を実験的に決定し、地球物理学的探査データをうまく解釈できる地球内部モデルを提案することができた。

  15. 高圧マグマ学から探る初期から現在に至るマグマの変遷 競争的資金

    坂巻 竜也

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

    研究機関：Tohoku University

    2017年4月1日 ～ 2021年3月31日

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    現在の地球内部構造の描像や初期地球における化学進化を解明するためには、地球深部でのマグマの挙動を定量的に理解する必要がある。本研究では地球深部でのマグマの振る舞いを解き明かすべく、地球内部環境を再現した高温高圧実験に基づいた様々な研究を遂行した。特に、１）下部マントル上部での溶融現象の解明、2）圧力起因の珪酸塩ガラスの構造・物性変化、3）含水鉱物の高圧下での挙動、の４つの研究テーマに対して積極的に研究に取り組んだ。 １）下部マントル上部での溶融現象の解明：生成されるマグマの組成、共存する鉱物との元素分配、酸化還元状態への依存性などを明らかにすることができた。研究成果は国際学会へ発表するとともに、Scientific Reportsにおいて発表し、プレスリリースも行った。 2）圧力起因の珪酸塩ガラスの構造・物性変化：パイロープ組成の珪酸塩ガラスの構造と音速を高圧下で測定し、中距離構造と弾性特性の間の関係性を明らかにした。研究成果は国際学会へ発表するとともに、American Mineralogistへ”投稿し、現在改定作業中である。また、様々な組成の珪酸塩ガラスのデータを比較することで、各金属イオンが珪酸塩ガラスへ及ぼす影響を理解することができた。研究成果は国際学会へ発表するとともに、Physics and Chemistry of Mineralsへ投稿しており、現在改定作業をしている。 3）含水鉱物の高圧下での挙動：高圧下でのFeOOHの音速を超音波法、構造をX線回折とラマン分光法から調べた。結晶構造中の水素結合の対称化に対応した弾性特性の変化が確認することができ、得られた研究成果は国際学会へ発表するとともに、一部はJournal of Mineralogical and Petrological Sciencesにおいて発表した。

  16. 中性子回折による含水マグマの構造測定：水素位置の圧力依存性の解明 競争的資金

    坂巻 竜也

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2017年6月30日 ～ 2020年3月31日

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    地球内部を再現した高温高圧条件下での含水マグマの構造をX線及び中性子回折実験によって決定した。重要な研究成果としては、含水マグマの持つネットワーク構造の周期性の特異な圧力依存性を発見したことが挙げられる。本研究によって、4GPaまでは圧力増加と共に周期性が伸びるが、それより高い圧力条件では周期性が縮むことを実験的に示した。つまり、マグマの構造は単調に変化するのではなく、圧力4GPa(深さ120km)に相当する条件下で不連続的に構造変化するため、その条件下でマグマの挙動も変化することが示唆される。地表のマグマとは異なる特徴を持つ地球内部のマグマの挙動を理解するために重要な知見を得ることができた。

  17. 地球核の最適モデルの創出

    大谷 栄治, 坂巻 竜也, 平尾 直久, 福井 宏之, 宮原 正明, 鈴木 昭夫

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究機関：Tohoku University

    2015年5月29日 ～ 2020年3月31日

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    相平衡実験・元素分配実験，X線非弾性散乱法による音速測定，放射光メスバウア分光法，中性子回折法などを用いて，高圧下において鉄・軽元素合金の相関関係，密度・音速・磁性などの物性を解明した．それにもとづいて，地球核はケイ素，酸素，硫黄，水素が軽元素の候補として有力であること，ケイ素が内核の主要な軽元素であることを明らかにした．さらに，FeNiSi系の高温高圧相平衡実験にもとづいて，内核はhcp構造相のみではなく，hcp構造相とB2構造相の混合物からなるという地球核のモデルを構築した．このモデルは，これまで説明が困難であった内核の特徴である低い横波速度や大きなポアソン比を説明できる．

  18. 地球内核の組成と異方性の解明 競争的資金

    坂巻 竜也

    2016年4月1日 ～ 2018年3月31日

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    SPring-8のBL35XU、BL43LXUにおいてX線非弾性散乱とレーザー加熱式ダイアモンドアンビル高圧発生装置を組み合わせることで地球深部を再現した超高温高圧条件下での鉄・鉄合金（地球核の模擬物質）の音速を測定した。 純鉄：200GPaを超える超高圧下で微小鉄試料からのX線非弾性散乱の取得するための最適な測定系の構築を進めた。そのシステムを用いて試料由来の非常に弱いシグナルを得られることを確認し、300GPaまでの測定に成功した。また、X線に対して透明なベリリウムガスケットを用いることでダイアモンドアンビルセルの加圧軸に対して同軸と垂直軸の2方向からのX線非弾性散乱測定を試み、試料の選択配向性と音速の関連性を明らかにした。これらは内核の異方性解明に繋がる研究成果である。 酸化鉄：下部マントル条件下で音速を測定し、同条件下では下部マントル構成鉱物より速度が遅いことを明らかにした。最下部マントルで報告されている地震学的低速度域の存在は、外核との反応などによってマントル中に酸化鉄が富化されることによってもたらされる可能性を示した。 鉄-珪素合金：鉄-珪素合金の音速を高温高圧下で測定した。鉄の音速-密度データと比較することで鉄中に珪素が含まれることと音速と密度の両方を減少させることが分かった。実際の地球の内核は純鉄より音速・密度共に小さいため、この差を埋めるためには珪素の存在が効果的であり、核中に含まれている軽元素の有力候補として珪素が挙げられることを示した。 鉄-ニッケル合金：ニッケルが鉄中に含まれることで同じ温度圧力条件下で密度が増加し、音速が減少することを明らかにした。また、観測されている地球核の音速-密度の傾きを説明するためには内核中に化学組成のグラデーションが必要であることを示した。

  19. 高圧物性から探る水星・火星核の組成とダイナミクス

    寺崎 英紀, 肥後 祐司, 浦川 啓, 鎌田 誠司, 坂巻 竜也, 西田 圭佑, 近藤 忠, 鈴木 昭夫, 佐々木 晶

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Osaka University

    2014年4月1日 ～ 2018年3月31日

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    本研究では、水星・火星中心核の組成解明を目的として、核構成物質である鉄合金液体・固体の音速と密度をはじめとする弾性特性を惑星核条件まで調べた。高圧下での音速・密度同時測定システムを導入し、各圧力条件で音速と密度の関係性と体積弾性率を求めることが可能となった。この結果、純鉄の弾性特性に対する軽元素の効果を、炭素・硫黄・珪素・ニッケルについて明らかにすることができ、その効果は元素種により大きく異なる傾向を示す事が明らかとなった。得られた結果に基づき、惑星および月の中心核の組成・条件に関する推定を行った。

  20. 全溶融地球の実験的再現：初期地球内部の物質分化過程の解明

    村上 元彦, 坂巻 竜也

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2013年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセル高温高圧発生装置を用いた高温高圧実験によって、地球深部における高温高圧条件を再現し、ブリルアン散乱分光法およびラマン散乱分光法を併用して、地球深部物質の構造変化について研究を行った。この複合分光測定装置の開発によって、地球深部での固体の物性のみならず、融体の構造変化に対する知見を得ることに成功した。本研究成果は初期地球での物質進化に重要な制約を与えることが期待される。

  21. 高温高圧下における鉄合金の音速・密度測定と融解関係の解明 競争的資金

    坂巻 竜也

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Tohoku University

    2013年4月1日 ～ 2016年3月31日

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    <BR> 地球の最深部は内核と呼ばれ、主に鉄から成ることが知られています。本研究では、レーザー加熱式ダイアモンドアンビルセルとX線非弾性散乱を組み合わせることで163万気圧、3000ケルビンまでの極限条件下での鉄の音速・密度の同時決定に成功しました。 実験で得られた結果を地震学に基づくモデルと比較することで、鉄の縦波速度と密度は実際の地球内核より高い値を示すことが明らかになりました。つまり、内核中に含まれている鉄以外の元素は、鉄の縦波速度と密度を共に減少させる効果を示す必要があります。そこから地球内核に含まれる軽元素としては、水素・珪素・硫黄である可能性が高いことを突き止めました。

  22. 地球惑星中心領域の超高圧物質科学

    大谷 栄治, 村上 元彦, 鈴木 昭夫, 寺崎 英紀, 平尾 直久, 宮原 正明, 福井 宏之, 境 毅, 坂巻 竜也, 鎌田 誠司

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Specially Promoted Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Specially Promoted Research

    研究機関：Tohoku University

    2010年4月21日 ～ 2015年3月31日

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    Fe-Fe3S系, Fe-S-Si系、Fe-C系Fe-Fe3S系、FeNiSi合金、FeNiS合金などの鉄・軽元素系について、地球核の高温高圧下において、相関係・溶融関係を明らかにした。また、放射光X線を用いて地球核の圧力条件において、Fe-軽元素系の状態方程式の決定、X線非弾性散乱実験によって音速の測定、磁性およびスピン状態を決定した。特に、173 GPa 3000Kという世界最高の温度圧力条件で鉄の音速の測定に成功した。以上の実験を総合して、地球核に含まれる軽元素組成、内核境界および核マントル境界の温度構造を明らかにした。

  23. 高温高圧下における鉄合金メルトの密度と音速測定

    坂巻 竜也

    2012年8月31日 ～ 2014年3月31日

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    地震学的観測事実から地球は中心部から順に核・マントル・地殻で構成されていることが分かっている。さらに地球の核は中心に固体の内核があり、それ覆うように液体の外核が存在していることも明らかになっている。また、地球化学的見地から地球の核は主に鉄から成っていると考えられている。しかしながら、100万気圧を超える圧力条件下であるため地殻やマントルの研究に比べて核の研究は十分ではない。核に関しては、地球内部の地震波速度モデルによって地震波速度(音速)と密度は報告されている。ここで重要な研究テーマは観測データにあうような核の組成を決定することである。そこで本研究では、地震波速度モデルと直接比較するために地球核の温度圧力条件下において純鉄の音速と密度測定を行うことを目的とする。 大型放射光施設SPring-8にあるビームラインBL35XUにおいて圧力条件100GPaまでの純鉄の音速・密度測定に成功した。ダイアモンドアンビル高圧発生装置を両面レーザーで加熱することによって、安定して2000K以上の高温下での測定が行えた。過去の研究でレーザー加熱ダイアモンドアンビルセルとX線非弾性散乱実験を組み合わせた例はなく、今まで成されていない2000Kを超える高温条件で測定することによって、温度の影響を明らかにすることができた。また、フラットパネルを利用した2次元のX線回折パターンの取得することで、音速測定時と同一条件下において試料の密度を求めることにも成功した。音速-密度の相関は線形を示すことが知られており、これら2つの物性を同時に測定することによって、高温下での相関を明らかにした。

  24. 高温高圧条件下における無水・含水玄武岩マグマの密度及び構造の決定

    坂巻 竜也

    2007年 ～ 2009年

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    地球内部の分化にはマグマの移動が密接に関与しており、マグマの様々な物性を調べることは火成活動や地球の進化を解明する上で重要である。特にマグマの密度を求めることは、過去における地球の進化から現在の地球の構造を解明する上で不可欠な研究となってくる。また、圧力増加に伴うマグマの物性変化がどのような構造変化に起因しているのかを解明し、マグマの構造変化様式を一般化することは重要である。そのためには地球内部の条件を再現した高温高圧条件下においてマグマの密度測定・構造測定を行う必要がある。 上記にあるような本研究の目的である高温高圧下における玄武岩マグマの密度及び構造の決定に向けて、SPring-8などの大型放射光施設を利用し、実験を重ねている。3年目の目標として掲げていたエネルギー分散X線回折法を用いた玄武岩マグマの構造解析に関して、当初の予定通り無水条件下において約10GPaの圧力条件まで実験に成功し、圧力起因の構造変化を明らかにした。玄武岩マグマの密度測定結果と比較することによって、玄武岩マグマの圧力増加に伴う高密度化が網目形成イオンの配位数増加によって生じていることを解明した。粘度の圧力依存性とも比較することによって、高温高圧下におけるマグマの密度-粘度-構造に関して総括的に理解することに成功した。これは世界で初めての研究であり、国際学会のAIRAPTで発表した。 X線吸収法によるマグマの密度測定は、玄武岩マグマだけでなく組成の異なるペリドタイトマグマ・月の玄武岩マグマに関しても行い、約5GPaまでの圧力条件下において密度測定に成功している。非常に重要な結果が得られたため、投稿論文としてまとめ、American Mineralogist、 Earth and Planetary Science Lettersに掲載された。

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社会貢献活動 3

  1. 地球内核の組成制約に成功―世界最高の高温高圧条件下で鉄の音速・密度同時測定―

    2016年2月27日 ～

  2. リソスフェア―アセノスフェア間に溜まるマグマ（プレートの下ではマグマが渋滞！？）

    2013年10月25日 ～

  3. 学都「仙台・宮城」サイエンス・デイ

    2013年7月21日 ～