GRC Ｎｅｗｓ Letter2016.6.30

No.45

国立大学法人 愛媛大学

地球深部ダイナミクス研究センター〒790-8577 松山市文京町2-5
TEL：089-927-8197（代表）
FAX：089-927-8167
http://www.ehime-u.ac.jp/~grc/

目いし全国的な教育研究を推進する取組」も支援すると謳われていることです。
本学においては、特色ある研究推進のための戦略が設定され、その重要なポイントとして超高圧科学関連の取組が取り上げられました。このこと
は GRC にとって歓迎すべきであるとともに、本学における先端研究の生き残りをかけた大きな責任も伴います。GRC にとって、このような期待に応えるためには、学内や研究者コミュニティーからの支持が重要である一方で、「自主独立」の精神も大切であると考えています。
前者については、GRC を中核とした全国の共同利用・共同研究拠点（先進超高圧科学研究拠点：“PRIUS”）が、平成 25 年に文科省から認定を受けました。PRIUS は高い評価を得て、第三期も引き続き超高圧科学及び関連分野における拠点としての役割を担っています。共同利用・共同研究数も当初の想定の倍以上、国内外から 100 件を超える
研究課題の採択とその実施により、コミュニティー
からの期待と支持も広がりつつあります。
自主独立のためには、基盤となる外部資金の獲得が重要です。幸いこれまでは GRC の高い研究成果を背景に、大型科研費等の継続的獲得に成功してきました。しかし今後もこのような綱渡りが可能であるという保証はありません。実験と理論を核とした地球深部科学のような基礎科学分野では、一般的には企業等からの支援もあまり見込めません。
しかしこのような状況も、GRC では少し変化の兆候がみられます。世界最硬ナノ多結晶ダイヤモ
ンド（ヒメダイヤ）の合成とその製品化の成功以
来、GRC では先端的地球科学の推進の一方で、超高圧を利用した新しい物質・材料の開発も本格的に試みています。少なからぬ企業との共同研究も開始され、これらの企業の中には独自に超高圧装置を導入し、あるいはその導入を検討しているところもあり、GRC と緊密な連携をすすめています。
私自身も最近は、超高圧材料科学ともいうべき分野の研究にも力を注いでいます。折しも平成 27
年度から、本学において特色ある研究グループを支援するリサーチユニット（RU）制度が開始され、
工・理・GRC のメンバーからなる「超高圧材料科学次センター長挨拶
センター構成NEWS＆EVENTS:
系外惑星深部物質の圧縮挙動の解明
中心核条件での電気伝導度測定に成功
入舩センター長が R.W.Bunsen メダル受賞
GRC-東大地震研協定締結記念講演会
熊本地震で被災された皆様へ
国際レクチャー
フロンティアセミナー
ジオダイナミクスセミナー
新人紹介
海外出張報告ALUMNIレポート No.10
最新の研究紹介
先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）
地球生命研究所 サテライト（ELSI-ES）

センター長あいさつ
入舩

徹男

国立大
学も法人
化第三期
に入り、重
点支援の
名のもと
にいよい
よ本格的
な国立大学の差別化・選別の時代に入ったともい
えます。愛媛大学が選択したのは、多くの地方大学がそうであるように重点支援①、つまり「地域貢献型」ともいえるカテゴリーです。研究重視のセンターである GRC として、このカテゴリーにおける一縷の望みは、「強み・特色ある分野で世界な
1

RU」が高い評価を得て採択されました。この RU を中核とした、「第二 GRC」とも称される新たな組織の設置も、本学の研究戦略面での重要な課題として浮上しています。
第二 GRC がどのような形態になるかは不明ではありますが、超高圧をキーワードとした基礎から応用までを含む新たな研究分野の創成が本学において達成され、より幅広い研究者が結集する研究基盤作りができればと考えています。このような方策を通じて、本学における特色ある研究の生き残りと新たな発展への貢献を期するとともに、企業等との共同研究や支援の積極的受け入れも想定しつつ、地球・惑星深部科学と超高圧材料科学を柱とした次世代 GRC への発展を模索したいと思います。

新名 亨（ラボマネージャー）
目島由紀子（技術専門職員）
河田重栄（技術補佐員）
林 諒輔（技術補佐員）
内山直美（技術補佐員）❖

客員部門
客員教授 Yanbin Wang（シカゴ大学GSECARS
主任研究員）
客員教授 Ian Jackson（オーストラリア
国立大学地球科学研究所教授）
客員教授 Baosheng Li（ストニーブルック大学鉱物物性研究施設特任教授/
高圧実験室長）
客員教授 鍵 裕之（東京大学大学院理学系研究科教授）客員教授 八木健彦（東京大学大学院理学系研究科特任研究員）
客員教授 舟越賢一（CROSS東海事業セン
ター利用研究促進部門次長）
客員教授 平井寿子（立正大学地球環境科
学部特任教授）客員准教授 丹下慶範（（公財）高輝度光科学研究センター利用促進部門
研究員）
客員准教授 西山宣正（ドイツ電子シンク
ロトロンビームラインマネージャー）

GRC研究員・GRC客員研究員※GRC研究員・GRC客員研究員はPRIUS設置に伴い、委嘱を休止しています。



事務
研究拠点事務課（3F）
佐々木昇 （課長）田窪 光 （チームリーダー）
宮本菜津子（事務補佐員）
兵頭恵理 （研究補助員）
八城めぐみ（研究補助員）
長野絵理 （事務補佐員）
上田瑠美 （研究補助員）

センターの構成（H28.6.1現在）



超高圧合成部門
入舩徹男（教 授）
大藤弘明（教 授）
大内智博（助 教）
西 真之（助 教）
Steeve Gréaux（WPI研究員）
國本健広（WPI技術研究員）
小島洋平（特定研究員）
野村龍一（特別研究員）（H28.5.1～）
Nadezda Chertkova（特別研究員）（H28.5.1～）
Wei Sun （WPI研究員）（H28.5.1～）

飯塚理子（学振特別研究員）


数値計算部門土屋卓久（教 授）
亀山真典（教 授）
土屋 旬（准教授）
出倉春彦（助 教）
市川浩樹（WPI研究員）
Zhihua Xiong（特定研究員）
白石千容（研究補助員）



物性測定部門井上 徹（教 授）
西原 遊（准教授）
木村正樹（助 教）
境毅（助 教）



量子ビーム応用部門
桑山靖弘（助 教）❖

教育研究高度化支援室（連携部門）
入舩徹男（室長）
山田 朗（リサーチアドミニストレーター）

NEWS＆EVENTS 系外惑星深部物質の圧縮挙動の解明
GRC の境毅助教、出倉春彦助教、高輝度光科学
研究センターの平尾直久研究員らの研究グループ
が、地球マントル最深部・スーパーアース深部に存在するとされる鉱物であるポストペロブスカイ
ト相の高温高圧下における圧縮挙動を高圧実験と理論計算を用いて解明しました。
2

研究では、大型放射光施設 SPring-8 において従来の実験的研究の約 2 倍の圧力である 265 万気圧までの高圧実験を行って精密な密度データを取得
し、状態方程式を確立しました。さらに、実験とは独立して理論計算も並行して行い、従来の理論的研究が行ってきた圧力の 6 倍に相当する 1200
万気圧・5000℃までの密度データを計算しました。
実験的および理論的に決定した状態方程式を比較すると非常によい一致を示し、理論と実験との間の整合性が極めて高いモデルを構築することに成功しました。今回の成果により、スーパーアース
マントル内部構造のみならず地球マントル最深部の理解が深まることが期待されます。
本研究は、イギリス Nature 出版社のオンライン
ジャーナル Scientific Reports の 2016 年 3 月 7
日版において発表されています（http://dx.doi.
org/10.1038/srep22652）。

クチャー）を行いました。入舩 GRC センター長は昨年 11 月にアジアから初の同賞受賞者に決定されましたが、4 月 17～22 日の 6 日間に渡りウィー
ンで開催された同連合の総会中に、授賞式に出席するとともに受賞講演や祝賀レセプション、またEGU 会長主催の晩餐会に出席しました。EGU はアメ
リカ地球物理学連合（AGU）に続いて、地球惑星科
学分野で世界第 2 の規模となっており、設立 15 年
目の今年は世界 109 か国からの約 14000 名の参加者により、約 15000 件の研究発表が行われました。
❖

GRC-東大地震研協定締結記念講演会

GRC と東京大学地震研究所（地震研）が締結した連携・協力協定を記念した一般公開講演会が2016 年 4 月 29 日（金・祝）13：30～16：00 愛媛❖ 中心核条件での電気伝導度測定に成功
大学南加ホールにて開催されました。講演会では、世界で初めて四国直下で発見された「深部低周波
東京工業大学の太田健二講師、廣瀬敬教授、GRC の微動」という特殊な地震と、巨大地震を引き起こ
桑山靖弘助教、大阪大学の清水克哉教授、高輝度光すプレートの沈み込みとの関連について、この現科学研究センターの大石泰生副主席研究員からな象を発見した小原一成教授（東京大学地震研究所
る共同研究チームは、中心核に相当する温度圧力の所長）、に解説していただきました。加えてニュー
もとで、電気伝導度を測定する技術開発に成功しま
トリノなどの素粒子を用いた新しい地球内部研究した。高輝度光科学研究センターの大型放射光実験について田中宏幸教授（東京大学地震研究所）が、施設（SPring-8）においてこの装置を用い、地球外
量子力学を駆使した地球深部の構造と進化の最新核に相当する圧力 157 万気圧、温度 4500 度までのの研究成果について土屋卓久教授（GRC）が講演を条件で鉄試料に対して実験を行いました。その結果、 おこないました。
純鉄の電気伝導度から見積もった電気・熱伝導度が従来の予想よりも 3 倍程度高いことを明らかにしました。この研究成果から、地球内核は誕生してから7 億年程度しか経過していないことが推測されます。
また、地球磁場を生成しているダイナモ機構の理解へも大きく貢献することが期待されます。
本研究成果は，イギリスの総合科学誌 Nature の2016 年 6 月 2 日号において発表されました（http://
www.nature.com/nature/journal/v534/n7605/ful
l/nature17957.html.）。
❖

入舩センター長が R.W.Bunsen メダル受賞

入舩徹男 GRC センター長が、ウィーンで開催されたヨーロッパ地球科学連合（EGU）の R.W. Bunsen
メダル授賞式に出席し、受賞講演（メダリストレ
3❖

熊本地震で被災された皆様へ

GRC が運用する共同利用・共同研究拠点「先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）」では、熊本地震で被災された高圧科学関連分野の教員・研究者や学生の皆様に対して、年度途中での共同利用・共同
研究課題の採択と、旅費・滞在費の支援を優先的に行います。
ご希望の方は当センター教員を通じて、またはprius@stu.ehime-u.ac.jp へお申込み下さい。利
用可能な機器の一覧や PRIUS についての詳細は、
PRIUS（http://www.grc.ehime-u.ac.jp/prius）をご参照下さい。

University)
日 時：2016 年 3 月 25 日（金）16:30-18:00❖ 第 12 回国際レクチャー

第 55 回（& 新学術領域研究（第 2 回））

ハーバード大学の石井水晶教授による「GRC &新学術領域研究“Core-Mantle Coevolution”国際
レクチャー」が開催されました。石井教授は地震学をご専門とされており、講義では地球内部における異方性および減衰特性について、分野外の受講者にもわかりやすく説明していただきました。
受講者の中には、本学教員、博士研究員、大学院生に加えて、学外からの参加者もありました。また、講義中に質疑応答の時間が定期的に設けられ、多くの質問が飛び交う中、講義は盛況の内に終えることができました。

“Atmosphere-mantle Interactions Using Noble
Gases”
講 演 者 ： Dr. Colin Jackson (GeophysicalLaboratory, Carnegie Institute for Science)
日 時：2016 年 6 月 3 日（金）16:30-18:00
第 56 回（& 新学術領域研究（第 3 回））
“Earthquakes Great and Small: how they becomelarge and how they evade detection”
講演者：Prof. Miaki Ishii (Harvard University)
日 時：2016 年 6 月 17 日（金）16:30-18:00“ Seismological Constraints on the Earth’s
Physical Property”
講演者：Dr. Miaki Ishii (Professor, Harvard
University)
日時：2016 年 6 月 16 日（木）13：00-16：00
2016 年 6 月 17 日（金）13：00-16：00
場所：愛媛大学総合研究棟Ⅰ 4F 共通会議室❖ 国際フロンティアセミナー
第 54 回（& 新学術領域研究（第 1 回））
“Composition and origin of the Moon”
講演者：Prof. Shun-ichiro Karato (Yale4

第 57 回

“Reducing conditions in the inner Solar System,as witnessed by Mercury and Earth”
講演者：Dr. Asmaa Boujibar (NASA Johnson Space
Center in Houston)
日 時：2016 年 6 月 24 日（金）16:30-18:00

第 439 回“Equation of state at multi-megabarpressure II”
Dr.
Takeshi
Sakai(AssistantProfessor, GRC)
2016.04.15
第 440 回“HP-HT phase relation of lunar
rocks: a clue for locating the lost
Hadean crust ?”Dr. Steeve Greaux (Postdoctoral
Researcher, ELSI-ES, GRC) 2016.04.22

ジオダイナミクスセミナー


今後の予定（詳細はHPをご参照下さい）

第 441 回 (Advanced Science Seminar)“Pressure-assisted synthesis of transparent nano-polycrystalline ceramics”
Dr. Tetsuo Irifune (Professor, ELSIES, GRC)
2016.05.13

７月
7/1 “Synthesis of superhard carbon nitrides”
Dr.
Yohei
Kojima(Postdoctral
Researcher, GRC)
7/8 “High-temperature failure of dunite andharzburgite:
implicationsforintermediate-depth earthquakes”
Dr.
Tomohiro
Ohuchi(AssistantProfessor, GRC)

第 442 回 (Advanced Science Seminar)“Determination of pressure effect onthermocouple electromotive force
using multi-anvil apparatus”
Dr.
Yu
Nishihara(Associate
Professor,GRC)
201.05.20

7/15 “Phase relations in the system KAlSi3O8NaAlSi3O8 with implications for theformation of lingunite in heavily
shocked meteorites”
Youmo Zhou (Ph.D. student, Ehime
University)

第443 回“Ab initio prediction of the possible
incongruent melting relation to the
MgO-SiO2 system in multi-megabar”
TakashiTaniuchi(Ph.D.
student,
Ehime University）
2016.06.10

7/22 “In situ high P-T X-ray computed
laminography and its applications”
Dr.
Ryuichi
Nomura(Postdoctral
Researcher, GRC)

新人紹介
Zhihua Xiong（特定研究員)“High pressure generation in Kawai-type
multianvil apparatus equipped with
WC/NPD anvils”
Dr. Takehiro Kunimoto (WPI Postdoctoral
Research Technician)7/29 (Advanced Science Seminar)“ Numerical experiments on mantle
convection of super-Earths with strong
adiabatic compression”
Dr. Masanori Kameyama (Professor, GRC)


過去の講演

第 438 回“Experimental investigation of methane
hydrates dissociation under highpressure and temperature”
Hirokazu Kadobayashi (Ph.D. student,
Ehime University）
2016.02.26

My name is Zhihua Xiong. I joined
Geodynamics Research Center, Ehime University
in August 2015 when I finished my PhD training
at Peking University. During my PhD period,5I was working with my supervisor professor Xi
Liu in his high temperature and high pressurelaboratory. With apparatus including pistoncylinder, multi-anvil press and diamond-anvil
cell, mineral physical properties and phase
diagram of the Ca-rich system from Ca2SiO4 to
Ca3MgSi2O8 were well constrained and some very
interesting results were obtained.
Now I am working with professor Taku
Tsuchiya as a post-doc, and our project isfocused on the heat flux of the core-mantle
boundary (CMB), which is a fundamental
parameter in understanding the thermal
evolution of the Earth. However, the total
CMB heat flow is uncertain, with recent
estimates ranging from 2 to 15 TW. One of themost important factors in determining theheat flow is whether and how much radioactive
elements (40K, 232Th, 238U, 235U) can exist in
the core. In our study, ab-initio molecular
dynamics calculations are used to learn about
the partitioning behaviors of those elements.
The partition coefficients are determined by
Gibbs free energy changes corresponding to
the radioactive elements exchanging reactions
between silicate and metallic systems.
Helmholtz free energies are obtained based on“thermodynamic integration” by computing
the difference between two systems withdifferent potential energy functions. Factors
includingtemperature,pressure
andcomposition (different silicate system andFe-alloys) that may have effects to thepartitioning behaviors will be well learned.
Our results are anticipated to renew thecognitions of the heat flux of the CMB, andfinally have implications for investigating
the generation of the Earth’s magnetic field,
the growth rate, age of the inner core, anddynamics of the mantle.
Since my start working in Theoretical
Mineral Physics Group, progresses were madein our project with instructions of professor
Taku Tsuchiya. Other members of our group
including professor Jun Tsuchiya, Dekura-sanand Ichikawa-san also give me lots of nicesuggestion for running well with the wholeproject. Besides, discussion with students
including Taniuchi-san and Harada-san also
give me so many enlightenments. All of thosedeserve my endless thanks. In addition, life
in Matsuyama is a kind of peaceful andwonderful one, I immediately settled down
after my arrival with helps from Miyamoto-san
and Yashiro-san, which I really appreciate.

Also, I am so grateful for all the colleagues
in my office for creating harmonic working
environment and the sweat accompanying of mydear and lovely friends in Matsuyama.
野村 龍一（愛媛大特別研究員)

今年 4 月より特定研究員として着任しました野
村龍一です。よろしくお願いします。
私は 2014 年に東京工業大学 理工学研究科 地球惑星科学専攻で博士の学位を取得したのち、同大学の地球生命研究所で 2 年間、WPI 研究員として働いていました。博士課程では初期地球内部の化学進化に焦点をあて、ダイアモンドアンビルセ
ルを利用した高圧下でのマントル物質の融解実験
や、金属鉄-ケイ酸塩間の元素分配実験を行っておりました。学位取得後は新しい高圧その場 X 線イ
メージング技術の開発や、X 線吸収微細構造(XAFS)分析による高圧液体鉄合金の構造解明などに取り組んできました。この 2 つのテーマは GRCに着任後も続けていく予定ですので、ここでは少しだけ研究内容について紹介したいと思います。
2011 年に米科学誌「サイエンス」にはやぶさ論文の特集が組まれたことは記憶に新しいですが、その中でも特に土`山教授(京都大学)の論文は私の研究にとって非常に大きな転機となりました。
高圧業界では、X 線コンピュータ断層撮影(CT)法を用いて高圧下にある物質の形状や大きさ、組織を観察する“物理的”な研究が精力的に行われていますが、土`山教授の論文では鉄の K 吸収端(7.12 keV)を挟む 2 つの低い X 線エネルギーでサンプルを撮像することによって、サンプル内部の鉱物分布やその鉄濃度の情報など、“化学的”な情報を 3D で得ることに成功していました。私はこの手法を高圧にも応用できないかと思い、新しい高圧その場 X 線イメージング手法の開発プロジェク
トとして研究を始めました。その後は土`山教授のご協力もあり、去年までにこの化学的な X 線イメー
ジングを高圧その場で行えるようになりました(X線ラミノグラフィー撮像法)。また、嬉しい副作用
で、物理的な目的でも従来の X 線 CT 法より質の高6

い撮像が、しかもより高圧で可能なことわかり、現在、変形実験への応用など、物理寄りのテーマも含めた様々なプロジェクトを展開させています。
もうひとつのプロジェクトである高圧その場
XAFS 分析では、単結晶のダイアモンドアンビルを使用すると吸収スペクトルに回折由来のスパイク(グリッチ)が現れる問題が良く知られています。
そのため、高圧 XAFS 研究ではアンビル素材としてナノ多結晶ダイアモンド(NPD)が欠かせません。私は東工大時代から GRC の共同利用制度(PRIUS)を利用させていただいており、GRC 産 NPD ダイアモ
ンドアンビルを使用した実験を行ってきました。
GRC に移ったことで今後研究が加速することを期待しています。
GRC では、さらにいくつかの新しいプロジェクトを開始しています。私のモットーはとにかく新しいことをやる、です。今後とも GRC 内外の方々と一緒に新しい研究を始められればいいなと考えています。
最後に、異動初日から実験に集中できる環境を整えてくださった入舩さん、大藤さん、境さん、
そしてなによりも事務の方々への感謝に堪えません。好きなことを好きなだけできる環境に休むことがもったいなく感じている毎日ですが、今後ともどうぞよろしくお願いします。

primarily under the supervision of Associate
Professor Shigeru Yamashita. Based on the
structural data obtained by Raman and nearinfrared spectroscopy, I constrained theeffects of pressure and composition on thesolution mechanism of water in silicate meltswith different degree of melt polymerization.
After getting my Ph.D. degree in 2015 I
returned to Russia and worked as a researchscientist at the Institute of Experimental
Mineralogy, Russian Academy of Science (RAS),
in Chernogolovka city. There I realized thatJapan has very advanced experimental andanalytical equipment and wanted to continue
my work in Japan. At the conference in Moscow
I met Prof. Irifune, Prof. Ohfuji and Prof.
Inoue from GRC and was amazed by experimental
techniques they demonstrated in theirpresentations. When they invited me to work at
GRC, I was really happy.
I think that GRC is a nice place to conduct
research, not only because it has world
leading high-pressure experimental equipment
and technologies, but also because it focuseson interdisciplinary approach and provides
opportunity to discuss your work with thespecialists in various fields of science fromall over the world.

Nadezda Chertkova（愛媛大特別研究員）

Wei Sun（WPI 研究員）

My name is Nadezda Chertkova. I am from
Moscow, Russia. I joined GRC as an Ehime
University research fellow on May 1, 2016. I
will work with Professor Tetsuo Irifune andProfessor Hiroaki Ohfuji on investigation of
mixing behavior of basaltic magmas withvarious volatile components and their
physicochemical properties at depth using
diamond anvil cell technique.
During my Ph.D. program at Okayama University
in Japan I was developing the methods andtechniques of high-temperature in situ
experiment with hydrous silicate melts in an
externally heated diamond anvil cell (HDAC)

My name is Wei Sun. I joined GRC as a
postdoctoral researcher with ELSI group on
May 1st, 2016. I will cooperate with Professor
Irifune and other coworkers and focus on
determination of sound velocities of wadsleyite,
the dominant mineral in the upper transitionzone corresponding to MTZ conditions.
I obtained my PhD degree on geoscience at
Okayama University in 2016. During my PHD
course, I worked with Professor Takashi
Yoshino on H-D inter-diffusion in wadsleyite
7and ringwoodite. We have synthetized large Hand D-doped single crystal pairs of
wadsleyite and ringwoodite to perform H-Dinter-diffusion experiments from 1000 to 1400
K at 14 and 21 GPa, respectively. Diffusion
profiles were obtained by secondary ion mass
spectroscopy (SIMS) in Hokkaido University.
We determined hydrogen self-diffusivities inwadsleyite and ringwoodite for the first timein the world. Our results conclude that theheterogeneity of water distribution in MTZ
detected by geophysics observation could bemaintained for geologically long time scale.
After seven-year research on experimental
mineral physics, I want to explore otherprojects by using the technique that I havelearned, especially to higher temperature andhigher pressure. With its world-renown
reputation, Geodynamics Research Center
possesses
distinguishedscholarsandresearchers, broad research domains, superior
facilities and excellent environment for highpressure research which attract me very much.
I feel it is absolutely necessary for me topursue a postdoctoral position and continue
my research in GRC.
I really appreciate all the help from
Natsuko Miyamoto, Megumi Yashiro and theguidance from Dr Steeve Gréaux, Youmo Zhou
and Professor Irifune. I believe, with theirhelp, I can conquer any difficulty in myfuture research and life. I am looking
forward to the work at GRC and the life at
Matsuyama.

への応用」と題した講義を行うとともに、岡山理科大の森嘉久教授がダイヤモンドアンビル装置を用いた実習を担当しました。
スクールでは 8 日間連続で午前中は主に講義、午後からは実習やポスター発表、夜はパーティー、
また最後には討論会など土日も含めて予定がビッシリ。最初の 3 日間を終えた段階で、まだ 5 日間も残っていることを考えると気が遠くなるような長さで、正直早くも逃げ出したくなってしまいま
した。とはいえエーリチェは、シシリー最西端の都市トラーパニからさらに車で１時間以上かかる、
標高 750 メートルの山の上の小さな街。簡単に抜け出すこともできません。
しかし若手に交じって他のレクチャーを聴講し、実習に顔を出す間にだんだん慣れてきて、後半はあっという間に過ぎたように思います。高圧科学に関連した様々な分野の講師陣の講義は興味深く、いろいろ工夫されており大変参考になりました。
アメリカで行われているゴードン会議（Gordon
Research Conference）に少し雰囲気が似ていますが、このスクールは若手に対する教育がメインであり、また会期もずっと長く、学生や博士研究員
にとっては非常に教育効果が高いと感じました。
受講者はヨーロッパ中心かと思っていたら、米国、アジア、南米など世界各国から集まっていたのには驚きました。彼らとしては、集中的なスクー
ルにおける学習もさることながら、一週間以上も「同じ釜の飯を食う」ことにより緊密な人間関係が培われ、今後の研究生活においても重要な財産となるネットワークづくりができたようです。講義でも多くの質問をするなど大変熱心で、日本に戻ってからも何件かの問い合わせがありました。
アジア地域からは中国、台湾、韓国、インド、オー
ストラリアなどから少なからぬ参加者がありまし
たが、残念ながら日本からの若手は（予想どおり）
ゼロであり、昨今すすめられている我が国の「大学グローバル化」は大丈夫かと感じました。
エーリチェは「天空のラピュタ」に迷い込んだような中世の小さな街で、三角形に近い外周は歩
いて 30 分ほどです。観光客も多く 10 件ほどのレストランがありますが、すべてイタリアンでした。
参加者は、財団が所有する３つの修道院等を改修

海外出張報告❖エーリチェ国際結晶学スクール

2016 年 5 月 28 日～6 月 4 日に、イタリア・シシ
リー島のエーリチェ（Erice）において開催された国際結晶学スクールに参加しました。同スクール
は 1974 年にイタリアの Ettore Majorana 財団の支援により開始された、物理学、化学、生命科学、医学などの分野の国際スクールの一つであり、いずれも同財団の施設があるエーリチェで開催されます。
2016 年度は「高圧結晶科学」をテーマに、8 日間にわたり各国から集まった 100 名近い大学院生
やポスドクなどの若手研究者に対し、私を含む 20
名近い各国からの講師陣による集中的な講義・実習・討論会などが行われました。日本からは私が「マルチアンビル装置とその地球科学・材料科学
8

した建物（写真はその一つでレクチャーホールを兼ねたもの）で起居を共にし、昼はこれらのレス
トランのいずれかで食事。昼も夜も 8 日間連日のパスタ（たまにピザ）は、さすがにつらいものがありました。会期中の午後に２度行われたエクス
カーションが下界に降りる唯一の機会で、２台のバスに分乗しての古代ローマ・ギリシャ時代の遺跡めぐりはいいリフレッシュとなりました。
（入舩徹男）

Ma. In December 2015 I was appointed with a
3-year tenure-track position in Sapienza
University, Rome (http://www.dst.uniroma1.it/en/).
A great opportunity has been offered to me tocontinueworkingwithhigh-pressure
facilities through a collaboration with the
National Institute of Geophysics andVolcanology (www.ingv.it). Besides this, I am
delighted to offer my knowledge for teaching
graduates and undergraduate students, withthe wish that one day some of them will also
have the great opportunity to perform
experiments at GRC’s high pressure lab.

ALUMNI レポート⑩❖

Earth Sciences Department, Sapienza
University (Rome, Italy)
Assistant Professor, Vincenzo Stagno

最新の研究紹介❖MgSiO3 ポストペロブスカイトの状態方程式

MgSiO3 ポストペロブスカイト相（以下、PPv）は
地球ではマントルの最深部にのみ存在するが、スーパーアースのような大きな岩石型惑星においてはマントルの大部分を占める主要鉱物となる。
今回我々は PPv の状態方程式に関する研究を行った(Sakai et al., 2016)。2004 年に PPv が発見されてからこの相に関する数多くの研究がなされており、いまさら MgSiO3 端成分の状態方程式？と思われるかもしれない。しかし、レーザー加熱式ダイ
ヤモンドアンビルセル（以下、LHDAC）、衝撃圧縮実験、第一原理計算による先行研究の結果は、P-VT の関係やグリューナイゼンパラメータ(γ)の値、
熱膨張率などについて必ずしも一致してはいなかった。本研究では、LHDAC による実験と第一原理計算の両面からこの問題に取り組んだ。
本研究の状態方程式の特徴は、①Keane 状態方程式を採用したこと、②グリューナイゼンパラメー
タに関して Al’t shuler の定義を採用したこと、③同様のモデルを採用した MgO プライマリースケールに基づいて決定したこと、④第一原理計算を並行して行い比較したこと、である。それぞれについて簡単に述べる。
1. Keane 状態方程式
Keane 状態方程式は、常圧下における体積𝑉0 、体積弾性率𝐾0 とその圧力微分𝐾 ′ に加えて、無限の圧′力（圧縮極限）における𝐾 ′ 、すなわち𝐾∞をパラメータとして含んでいる。常圧と圧縮極限という 2 つの“端条件”のパラメータを持つことで、微分特性 を よ り 正 確 に 表 現 でき る の が 特 徴 で あ る 。
Stacey の言葉を借りれば、「調整可能なパラメー′
タとしての𝐾∞を含むような状態方程式のみが正しい微分特性を与えることができる」のである。
2. Al’
t shuler の定義～𝛾∞ モデル
γ に関する Al’t shuler の定義も同様に圧縮極限における値𝛾∞ をパラメータとして含んでおり、最It dates back to 2009 when, for the firsttime, I was asked to write a short reportabout myself as a PhD student fromBayerisches Geoinstitut (Germany) that was
visiting the Geodynamics Research Center(GRC) for 3 months. Then, I was a researchscientistat Carnegie Institution of
Washington in 2013 when I had the opportunity
to visit GRC again and do some work in thefield of experimental petrology applied tothe deep Earth with its staff members. Till
2014, when I decided to move from US to Japanto join the WPI/ELSI program at GRC. At thattime, for some unknown reason, my family andI felt like going back home, and the fastnessof how we all adapted to the new life in
Matsuyama was the proof that we made a good
choice. Over these last years GRC gave mewhat a scientist would need of to be happy
both in terms of scientific facilities,
international visibility and human treatment.
Regarding my own research goals, 14 moths
spent at GRC resulted in an important step
forward to understand how the speciation ofcarbon from the depths of 1500 km up to theatmospheres has evolved over the last 3800
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近多く使われ始めている。上述の議論と同様、圧縮極限でゼロに収束してしまう従来の定義(γ =𝛾0 (𝑉 ⁄𝑉0 )𝑞 )よりも、𝛾∞ を含んだ Al’t shuler の定義の使用が望ましい。結論から言って、先行研究における大きな矛盾の原因は、採用した定義式の違いにあった。
3. 圧力スケールと非静水圧性
実験データをもとに状態方程式を決定する場合、
圧力スケールの選択は最も大きな問題のひとつである。本研究では圧力スケールとして、MgO を使用した。Tange et al. (2009)はスケールフリー統合解析(SFUA)による MgO プライマリースケールを報告しているが、今回は特に Keane 状態方程式とAl’tshuler の定義を採用した MGD モデルに基づいて 決 定 さ れ た ス ケ ー ル を 採 用 し た (Tange,
unpub.)。LHDAC の実験では非静水圧性の影響も考慮する必要がある。本研究では全てのデータについて MgO の St 値（異方性因子 S と一軸応力 t の積）を評価し、準静水圧とみなせる St<0.005 の条件を満たすデータのみを用いた。また、先行研究の約 2 倍の圧力（圧力範囲でいえば 5 倍程度）である 265 GPa までの体積データを取得し、圧縮極
限のパラメータをより制約できるように努めた。
4. 第一原理計算
実験では得ることのできない安定領域外の仮想的条件下におけるデータが得られる第一原理計算
によるアプローチは、PPv のような高圧相について特に有益な情報をもたらしてくれる。本研究では 0 GPa, 300 K から 1200 GPa, 5000 K までの非常に広範な温度圧力範囲で P-V-T 関係を第一原理的に決定し、上述の状態方程式モデルを適用して常圧及び圧縮極限のパラメータを得た。

結果として、状態方程式モデル、圧力スケール、
非静水圧性の評価等、できうる最善をつくして真に実験データのみに基づいて決定した状態方程式
は、各種パラメータ値、P-V-T データ、γの体積依
存性、熱膨張率について第一原理計算の結果と完全といってよいほどに一致した（Fig.1）。先行研
究で見られた実験と理論の間の矛盾は完全に解消
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され、地球マントル最下部はもちろん、スーパーアー
スマントルにも適用可能な PPv 状態方程式の「決定版」ともいえるモデルを確立することに成功した。
（境 毅）❖

マルチメガバール領域の含水鉱物

水素は宇宙で最も豊富に存在する元素であり、その特性は惑星の進化や構造に多大に影響を及ぼしたと考えられる。地球の地表付近に大量に存在する水の一部は、プレートの沈み込みにより含水鉱物として高温高圧の地球深部に輸送される。多くの含水鉱物は数十万気圧、1500 K の条件では脱水分解するが、含水鉱物δ-AlOOH は少なくとも130 万気圧、2000K までその構造を保ち、地球下部
マントル全体の温度圧力条件で安定である。従って、δ-AlOOH は、高圧型含水ケイ酸塩鉱物 phase
H (MgSiO4H2)と固溶体を形成し、地球の核マントル境界付近まで水を運ぶ可能性がある。
より大きな天体内部では水素はどのような形態で存在するのだろうか。例えば氷惑星は水が主成分であり、その内部構造は、氷のマントルと岩石質の中心核からなるとされている。しかしながら、これらの氷惑星内部においても、温度と圧力の条件次第では、水素が含水鉱物として保存されるかもしれない。また、近年の観測技術の発展により次々と報告されている太陽系外惑星のスーパーアースにも、地球と同じく含水鉱物の沈み込みによるマ
ントル深部への水の輸送が起こるかもしれない。
第一原理計算に基づく研究により、δ-AlOOH は
170 万気圧付近でパイライト型構造へと相転移することが示唆された。しかし、このような超高圧
条件に安定領域を持つ含水鉱物は、実験により確認された例がない。本研究では、太陽系内外の大型惑星内部の含水鉱物を妄想しつつ、放射光Ｘ線によるその場構造観察によりδ-AlOOH の安定性の確認とその高圧相の観察を試みた。
出発物質は愛媛大学のマルチアンビル型高圧発生装置により合成したδ-AlOOH の多結晶体である。これを薄いペレット状に形成し、表面を金で蒸着した。高圧発生にはダイヤモンドアンビルセ

ル を 使 用 し 、 高 温 発 生と 試 料 の 構 造 の 決 定 はSPring-8 の BL10XU のファイバーレーザーと放射
光 X 線回折測定により行った。
182 GPa、2500 K 以下の温度圧力条件において、
δ-AlOOH のＸ線回折ピークが観察されており、この圧力までのδ-AlOOH の安定性が確認された。
192 万気圧, 2500 K の条件下では、新たな X 線回折ピークが出現し、高圧相(以下 P 型 AlOOH)への相転移が確認された(図)。P 型 AlOOH の構造は斜方晶系であるが、理論予測された立方晶系のパイライト構造と非常に近い格子定数、構造である。
P 型 AlOOH は本実験により少なくとも 210 万気圧、
2500 K の条件まで存在できることが確認され、得られたの体積とその圧縮率は、共に理論計算で示唆されたパイライト型 AlOOH と良く一致した。
スーパーアースの地温勾配において P 型 AlOOH

は脱水分解せずに安定である。したがって、より低温の沈み込むプレートでは、水が P 型 AlOOH によってマントル深部へと運ばれることが考えられる。また、氷惑星の中心核の温度圧力条件が P 型
AlOOH の安定領域に含まれる場合、その内部構成鉱物として含水鉱物も候補物質となる。
200 万気圧を超える高圧力下においては、SiO2
もパイライト構造へと相転移することが知られている。このことは SiO2 がこの圧力領域において近似構造である P 型 AlOOH と固溶体を形成することを示唆する。P 型 AlOOH の脱水分解温度は定量化
されていないが、氷惑星やスーパーアース内部の温度が P 型 AlOOH の脱水分解温度を超える場合でも、パイライト型 SiO2 が Si4+ → Al3+ + H+の置換によって大量の水を含むかもしれない。 (西真之)❖

ナログ物質と見なし、その生成プロセス等の解明にも取り組んでいます。天体衝突により引き起こされる超高圧・高温の持続時間は非常に短く（＜数秒）、その過程で生成する高圧相の大きさは極小さなものです（＜数マイクロメートル）。そのため、隕石中の高圧相の観察には高分解昨日の電子顕微鏡による観察や、レーザーラマン分析装置といった微小部位分析装置が大きな力を発揮します。現
在、私は愛媛大学 GRC の大藤さん、境さんのご協力のもと、PRIUS での共同研究を進めています。
PRIUS では主に電界放射走査型電子顕微鏡とレー
ザーラマン分光装置を使用させて頂き、普通コン
ドライト、火星起源隕石、月起源隕石に記録された母天体での衝撃変成履歴の研究を研究室の学生
ら と 共 に 進 め て い ま す。 私 は こ れ ま で に 既 にPRIUS 共同研究の為に何度も松山を訪れており、落ち着いた街並みと GRC に集約された最先端の分
析器群は研究を進めるには素晴らしい環境であると感じています。今後は、透過型電子顕微鏡等を用いてより小さなナノ・スケールで隕石中の高圧相の解析を進めていく予定です。 （広島大学大学
院理学研究科准教授 宮原正明)

PRIUS利用者の声

隕石には様々な種類があり、個々の隕石種ごとに固有の母天体から飛来してきています（例えば、普通コンドライトは普通コンドライト母天体，月起源隕石は月に由来する）。原始太陽系の誕生から現在に至るまで、太陽系内のあらゆる天体は衝突，破壊、溶融、再集積を繰り返しています。隕石の中には、その母天体で起きたダイナミックな衝突現象を記録しているものがあります。最も典型的な衝突現象の痕跡は、衝撃溶融脈とその脈内部で❖ Nature Chemistry にヒメダイヤ利用国際共生成する高圧相の存在です。私は様々な隕石に含
同研究成果発表
まれる高圧相を調べ、太陽系内での天体の進化史
を衝突現象の視点から解き明かす研究を行ってい地球深部ダイナミクス研究センター（GRC）と、ます。隕石中の高圧相の存在は、明確な衝突現象
フランス原子力庁・ケンブリッジ大学・ヨーロッの証拠となるだけでなく、衝撃圧力、衝突速度、
パ放射光実験施設（ESRF）らの国際共同研究チー衝突した天体のサイズを制約する手掛かりとなり
ムは、希ガス元素であるキセノン（Xe）の酸化物ます。また、同位体年代学を併用し、衝突現象のの超高圧下での生成を確認し、ネイチャー出版の定量化だけでなく、時間軸の導入にも取り組んで
Nature Chemistry 誌 2016 年 5 月 30 日号に発表しいます。高圧相は地球深部を構成する物質でもあました（http://www.nature.com/nchem/journal/
ります。私は隕石中の高圧相を地球深部物質のア
11vaop/ncurrent/full/nchem.2528.html）。
研究に用いられた高圧下での X 線吸収スペクトル法（XAS）は、単結晶ダイヤモンドを用いた従来の実験では、単結晶に由来するノイズのため得られたデータの精密解析が困難でした。ヒメダ
イヤは多結晶体であることから、このようなノイズが発
生せず、XAS を用いた様々な元素の高圧下での酸化状態などの分析が可能になりました。
ESRF の放射光ビームラインは世界でも最も高圧下での XAS 実験を行うのに適しており、これとヒメダイヤを組み合わせることにより、超高圧を利用した化学や物理学の分野で新たな研究が進展しています。GRC では 2015 年に ESRF と学術交流協定を締結し、地球深部科学に加えてこれらの分野
における国際共同研究も強力に推進しています。

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28 日～6 月 4 日にイタリアのエーリチェで開催された国際結晶学スクールにおいて、やはり日本人では唯一レクチャーを行い、参加者の博士課程学生や若手研究員に対してマルチアンビル装置の地球科学及び材料科学への応用について解説をおこ
なうとともに討論会当に参加しました（詳細は本ニュースレターの海外出張報告参照）。

WPI 博士研究員等の異動

WPI 研 究 員 とし て GRC で 研 究 を進 めて い た
Vincenzo Stagno 氏が、イタリアの Sapienza 大学
でテニュアトラックポジションを得るとともに、同じく WPI 研究員であった Wei Du 氏が、北京大学
でリサーチフェローの職を得て GRC から転出しました。一方で、新たな WPI 研究員として Wei Sun 氏
が、岡山大学地球物質科学研究センターから WPI 研
究員として赴任しました。また、WPI 研究員ではありませんが、東京工業大学 ELSI から野村龍一氏とロシア科学アカデミーから Nadezda Chertkova さんがそれぞれ愛媛大学特別研究員として採用され、７月からは学振研究員として桑原秀二氏が東大大気海洋研から、WPI 研究員として Sebastian A. R.
Ritterbex 氏がフランスのリール第一大学から GRCに赴任する予定であり、ELSI-ES メンバーとも緊密な連携のもとに研究をすすめる予定です。

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Scripta Materialia 誌に共同研究の成果発表

愛媛大学理工学研究科工学系の松下正史講師と、
GRC の入舩センター長・新名亨ラボマネージャーらの研究グループは、Mg97Zn1Yb2 合金の新たな長周期超格子相の合成に圧力５GPa, 温度 723K で成功するとともに、電子顕微鏡観察及び第一原理計算
によりその局所構造に関するモデルを提案しました。この研究成果は、物質科学分野で高いイン
パ ク ト フ ァ ク タ ー を 有 す る 専 門 誌 Scripta
Materialia 誌において発表されました。松下氏は
平成 27 年度に採択された愛媛大学の「超高圧材料
科学リサーチユニット」の代表を務めており、本成果は同リサーチユニットの PRIUS における重要な成果と言えます。（http://www.sciencedirect.
com/science/article/pii/S1359646216301506）❖ 入舩教授が EGU と国際結晶学スクールでレクチャー
編集後記：今年は松山も異常に雨が多い梅雨です。
夏は暑くなるとの予報ですが、おかげで水不足の心
配はなさそうです。（T.I & Y.M.）

ELSI-ES の拠点長を務める入舩徹男教授が、ヨーロッパ地球科学連合（EGU）の R. W. ブンゼンメダ
ルを受賞し、4 月 17 日～22 日にウイーンで開催された EGU 総会において受賞記念レクチャーを行いました。ブンゼンバーナーで有名な化学者・地球化学者であるブンゼンの名前を冠した同賞の受賞者
は、日本からは初めてとなります（詳細は本ニュースレターの News & Event 参照）。また同教授は 5 月
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