GRC Ｎｅｗｓ Letter2010.9.30

No.28

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

課程学生や研究員を中心とする若手の育成が、重要な課題となっています。地方大の現状に鑑みると、特に後者については厳しいものがありますが、関係者のご尽力により当初の目標は十分達成されつつあると考えています。
先日、京大地球物理の 100 周年記念出版物に、寄稿する機会をいただきました。同窓の大先輩でもある元総長の尾池和夫先生には、GRC の節目ごとにご講演をお願いしてきましたが、先生が強調されたお話の 1 つに、「放し飼い」による京大方式の若手育成法がありました。上記の駄文では、私も若手研究者に対して、同じ考えで接していることを述べました。
私自身、博士課程・学振研究員、また海外でのPD 時代は、かなり自由に研究をすすめていました。
ところが、助手として赴任した某大学の研究室では、専門外の研究のお手伝いに加え、来客のお茶くみまでやらされる始末。幸い、その後 1 年半で愛媛大に転任することができましたが、このときほど自由に研究ができることの有難さを感じたことはありません。
これは極端な例としても、このような自らの経験に基づき、伸び盛りの若手研究者には、可能な限り自由に研究をすすめてもらいたいと考えてきました。また、このような経験から、若手には、雑用や教育への多くの貢献を求めることは避けてきました。しかし最近、このような配慮は、必ずしも正しくないのかなとも感じています。
若手には自由な研究をすすめる一方で、様々な業務の経験を通じて、組織の一員として、また大学人としての自覚を持ってもらうことの重要性も痛感しつつあります。研究に集中できる環境を整えることは重要ですが、閉じた研究者の天国をつくりだすことが、本センターやグローバル COE の目的ではありません。高度な研究能力・技術力・

次センター長挨拶
センター構成NEWS＆EVENTS:
井上教授に日本鉱物科学会賞
亀山准教授に可視化情報学会映像賞
New Scientist誌で研究紹介
地盤工学研究発表会にて特別講演
川端文部科学大臣らと意見交換
第2回 TANDEM シンポジウム in 武漢
第8回 水素量子アトミクス研究会
第3回 COE若手の会ワークショップ開催
第2回 COEサマースクール開催
第3回、4回キャリアアップ公開講座
第37回 GRC国際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
国際会議・海外出張報告
最新の研究紹介特別推進研究ニュース No.4

センター長あいさつ
入舩 徹男
長く暑い夏もようやく峠を越え、松山も秋めいてきました。
7 月の COEの中間評価も無事乗り切り、ほっと一息ついています。グローバル
COE では、先端的研究の推進は勿論のこと、博士1

指導力を有するとともに、社会人・大学人としてのマナーをわきまえ、学部学生や大学院生の規範となる行動ができること。当たり前のことではありますが、後者が前提になければ、有能な研究者・技術者・教育者等として世にでることは難しいだ
ろうと思われます。
COE も中盤にさしかかり、今後は研究・教育成
果を目指す必要がありますが、一方でその前提として、学生や教職員から信頼される人間性の涵養も重要な課題です。センター内外におけるこの間の様々な状況に鑑み、若手研究者は勿論のこと、
自分自身を含めて事業推進者である教員も、この点を改めて肝に銘じる必要があると感じています。
とはいえ、現在の GRC において、かなりのプレッシャーが日常的にかかっていることは否めません。長引く不況や、先が見えない COE を含む事業
仕分けなど、大学や社会を取り巻く状況が一層厳しくなっている昨今、このような状況は仕方ない
面もあります。しかし、そのような中でも、少しでもストレスを減らし、楽しく仕事ができる環境
をいかにつくるかが、優先すべき課題として問われていると受け止めています。

センターの構成（H22.9.1現在）



地球深部物質構造動態解析部門
入舩徹男（教 授）
西山宣正（准教授）
大藤弘明（助 教）
丹下慶範（助 教）
川添貴章（COE研究員）
Steeve Gréaux（COE研究員）
大内智博（COE研究員）
雷 力 （COE研究員）
西 真之（学振特別研究員）
Qin Jiaqian（学振外国人特別研究員）



量子ビーム応用部門
平井寿子（教授(COE)）
藤野清志（教授(COE)）
桑山靖弘（助 教）
町田真一（COE研究員）



地球深部活動数値解析部門
土屋卓久（教 授）
亀山真典（准教授）
石河孝洋（助 教）
臼井佑介（COE研究員）
市川浩樹（COE研究員）
Arnaud Metsue（COE研究員）❖ 上級研究員センター連携部門
土屋 旬（上級研究員（GRC関連））
西原 遊（上級研究員（GRC関連））
Dirk Spengler（研究員（GRC関連））
出倉春彦（研究員（GRC関連））❖ 教育研究高度化支援室分室
入舩徹男（室長）
山田 朗（リサーチアドミニストレーター）
新名 亨（ラボマネージャー）
目島由紀子（技術員）
河田重栄（技術補佐員）
矢野春佳（技術補佐員）
Sabrina Whitaker（研究支援者）❖ 客員部門
客員教授 角谷 均（住友電気工業（株）
ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ・材料研究所ｽﾍﾟｼｬﾘｽﾄ）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）
客員教授 鍵 裕之（東京大学大学院理学系研究科教授）客員准教授 舟越賢一
（JASRI利用促進部門
副主幹研究員）

地球物質物性計測部門
井上 徹（教 授）
松影香子（准教授(COE)）
木村正樹（助 教）
Matthew L. Whitaker（助 教）
河野義生（COE助教）
山田明寛（COE研究員）



2

GRC研究員
大野一郎（理工学研究科教授）
川嵜智佑（理工学研究科教授）
榊原正幸（理工学研究科教授）

山本明彦（理工学研究科教授）
森 寛志（理工学研究科准教授）
渕崎員弘（理工学研究科教授）
小西健介（理工学研究科准教授）
山田幾也（理工学研究科助教）
田中寿郎（理工学研究科教授）
野村信福（理工学研究科教授）
平岡耕一（理工学研究科教授）
山下 浩（理工学研究科准教授）
八木秀次（理工学研究科准教授）
豊田洋通（理工学研究科准教授）
松下正史（理工学研究科助教）
佐野 栄（教育学部教授）


事務室
研究拠点事務課（3F）
藤村 宗 （副課長）外山廣子 （再雇用事務補佐員）
加藤智恵子（事務補佐員）
田中規志 （事務補佐員）
宮本菜津子（事務補佐員）
兵頭 恵理（事務補佐員）
COE事務室（4F）
小野由紀子（事務補佐員）
大熊 知 （事務補佐員）

NEWS＆EVENTSGRC客員研究員
遊佐 斉（物質・材料研究機構物質ラボ主幹研究員）
鍵 裕之（東京大学理学系研究科教授）
平賀岳彦（東京大学地震研究所助教）
道林克禎（静岡大学理学部准教授）
西堀麻衣子（産業技術総合研究所先進製造
プロセス研究部門研究員）
川本竜彦（京都大学理学研究科助教）
大高 理（大阪大学理学研究科准教授）
重森啓介（大阪大学ﾚｰｻﾞｰｴﾈﾙｷﾞｰ学研究ｾﾝﾀｰ准教授）
角谷 均（住友電気工業（株）ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ・
材料研究所ｽﾍﾟｼｬﾘｽﾄ）吉岡祥一（神戸大学自然科学系先端融合研
究環都市安全研究ｾﾝﾀｰ教授）
肥後祐司（JASRI利用促進部門研究員）
浦川 啓（岡山大学理学部准教授）
山崎大輔（岡山大学ISEI准教授）
奥地拓生（岡山大学ISEI准教授）
安東淳一（広島大学理学研究科助教）
中久喜伴益（広島大学理学研究科助教）
片山郁夫（広島大学理学研究科准教授）
中田正夫（九州大学理学研究院教授）
加藤 工（九州大学理学研究院教授）
金嶋 聰（九州大学理学研究院教授）
久保友明（九州大学理学研究院准教授）
赤松 直（高知大学教育学部准教授）
本田理恵（高知大学理学部准教授）
田島文子（ミュンヘン大学客員教授）
Fabrice Brunet（CNRS研究員）
Jennifer Kung（台湾国立成功大学地球科学研究所准教授）❖ 井上教授に日本鉱物科学会賞

平成 22 年 9 月 23 日～25 日に松江市の島根大学で開催された、日本鉱物科学会 2010 年度年会において、GRC の井上徹教授が同学会の学会賞を授与されました。日本鉱物科学会賞は、鉱物科学および関連分野において顕著な業績をあげた研究者 2名程度までに授与されますが、同教授の地球深部における水の役割に関する先駆的な研究が高く評価されたものです。同賞の授賞式は、9 月 24 日に開かれた同学会の総会においてとり行われるとともに、引き続き同教授および 2 名の奨励賞受賞者による、授賞記念講演が開催されました。尚、今回の学会賞の受賞者は井上教授 1 名でした。
❖ 亀山准教授に可視化情報学会映像賞
平成22年7月20日に工学院大学で開催された平成21年度可視化情報学会年会にて、亀山真典GRC
3

准教授と大野暢亮氏 (海洋研究開発機構・地球シ
ミュレータセンター)の連名で、映像賞・フラッシ
ュオブザイヤーが授与されました。
授賞題目は「マントル対流シミュレーション結果の可視化」で、亀山准教授が実施している3次元球殻マントル対流シミュレーションの結果を大野氏と共同で可視化をおこない、その成果に基づくアニメーションが同学会HPで、「今月のフラッシュ」として掲載されました。可視化情報学会は、昭和56年に『流れの可視化学会』としてスタートした学会で、流体現象をはじめとした様々な「情報の可視化」に関する研究を推進しています。

で、マントル対流などの速度に比べて極めて速い速度であると結論づけています。論文は西氏の博士論文（九大）の一部として Geophys. Res. Lett.
に最近掲載されたもので、熊本日日新聞 2010 年 6月 23 号の朝刊科学欄でも紹介されました。
❖ 地盤工学研究発表会にて特別講演
2010年8月18日～20日の3日間、日本地盤工学会
主催第45回地盤工学研究発表会（実行委員長：矢田部龍一教授・愛媛大学理事）が愛媛大学で開催され、19日に入舩徹男センター長が「地球深部の構造・物質・ダイナミクス」というタイトルで特別講演をおこないました。講演会は昨年改装された愛媛大学南加記念ホールでおこなわれ、同学会員を中心に200人余りの参加がありました。
同学会は10000人余りの会員を有する地盤工学分野の学会で、研究発表会には2000人程度の研究者が参集し、関連分野の活発な議論がおこなわれました。

❖ New Scientist誌で研究紹介土屋旬上級研究員らが川端大臣らと意見交換

総合科学技術会議の科学技術政策担当大臣（川端達夫文部科学大臣）と 有識者議員（8 人）との会合「科学・技術ミーティング in 高松」（科学・技術政策に対して地域からの意見を聞く会） が、2010 年 8 月 29 日（日）に高松市で開催され、愛媛大学からは上級研究員センターの土屋旬上級研
究員（GRC 関連）が出席しました。この会は、科学・技術政策に関する意見を幅広く聞き、より開かれた形で科学技術政策の指針決定をおこなうという目的で開かれており、高松での会合は、大阪、仙台に続き 3 回目の開催になります。当日は、川端大臣ら 8 名と四国・中国地域の若手・女性研究者等 7 名が出席し、意見交換をおこないました。
土屋上級研究員は、女性研究者の立場より育児とGRC で研究をすすめている JSPS 特別研究員の西真之氏の研究論文が、イギリスの著名な一般向け
科学誌「New Scientist」の 2010 年 5 月 22 日号に紹介されました。この論文は、ダイヤモンド含有物中のメージャライトザクロ石の低圧相への相転移速度をもとに、マントル遷移層から地表へと上昇するダイヤモンドの上昇速度を見積もったもの
4

研究を両立するにあたっての問題点や改善点などの発表をおこないました。

素・水」とし、日本原子力研究開発機構、東北大、
東京大学、大阪大学および岡山大から 11 名、GRCから 3 名の計 14 名に研究成果を発表いただきました。様々な実験手法による高圧実験や、計算機シ
ミュレーションなどから地球・惑星内部条件における水素・水の性質について幅広く議論をおこないました。

❖ 第 2 回 TANDEM シンポジウム in 武漢
GRCでは、11月5日-7日の3日間、中国武漢の中国地質大学との共催にて、
グローバルCOE国際ワークショップ（グローバルプレゼンテーション）“2010
TANDEM Symposium on Deep Earth Mineralogy”を開催します。今回は中国地質大学にて、主に両者の若手研究者・博士課程学生を中心とした研究発
表会と教員による基調講演を行う予定です。同様のワークショップは、これまで北京大学
ITAG(2004）、シカゴ大学GSECARS（2007）、バイロ
イト地球科学研究所（2009）で開催しています。
本ワークショップでは、若手研究者を中心とした相互交流と人脈づくりをおこなう契機とするとともに、海外の先進的拠点における研究環境や教育・支援システム等を学び、よりグローバルな研
究教育拠点作りを目指すのも目的の1つです（http://deep-earth-mineralogy.jp/）。

❖ 第2回COEサマースクール開催
2010 年 8 月 2 日～4 日の 3 日間、
グローバル COE
プログラムの一環として、GRC 理論グループ・実
験グループの合同セミナー合宿が、愛媛-高知の県境付近に位置する高知県吾川郡仁淀川町“しもなの郷”にておこなわれました。GRC からの参加者
はドクターコースの学生１名を含む 9 名でしたが、今回は特別ゲストとして内核の半球構造の提唱者である田中聡さん（IFREE, JAMSTEC）に参加いた
だきました。スクールでは、第一原理計算や高圧実験による地球深部物質の物性研究、さらにその結果を地震波観測結果と組み合わせた下部マントルや内核の構造・化学組成モデリングに関する発表などがおこなわれ、研究手法を横断した総合的な議論が活発にくり広げられました。

❖第 8 回水素量子アトミクス研究会
2010 年 10 月 27 日～28 日、第 8 回水素量子アト
ミクス研究会を、GRC を中心としたグローバル COE「先進的実験と理論による地球深部物質」と愛媛大学上級研究員センターの共催にて開催します。
水素にかかわる諸現象についての最新の研究成果が発表されますので、興味のある方はぜひご参加ください(http://white.phys.s.u-tokyo.ac.jp/
hydrogen/index.htm)。
❖ 第3回COE若手の会ワークショップ開催❖ 第3回、4回キャリアアップ公開講座
第3回“企業における研究の実情と求められる人材”
講師：角谷均（住友電気工業（株）エレクトロニクス・材料研究所スペシャリスト）日時：2010 年 5 月 12 日 16：30-17：30
グローバル COE 若手の会(YESA)では、2010 年 9
月 2 日～3 日に第 3 回ワークショップを愛媛大学
総合研究棟にて開催しました。
今回のテーマは「高
圧実験及び物理探査による地球・惑星内部の水第4回“タンパク質をつくる”
講師：遠藤彌重太（無細胞生命科学工学研究セ
5ンター長・教授）
日時：2010年7月26日14：30-15：30
“P-V-T EOS of stishovite up to 50 GPa and1700 K using the multi-anvil press withsintered diamond”
Fulong Wang (PhD. Student, Ehime
University)

GRC国際フロンティアセミナー

第 37 回“Melting of peridotite to 140 GPa”
講演者：Prof. Guillaume Fiquet (Inst. dePhysique du Globe de Paris)
日時：2010 年 5 月 31 日 10:30-12:00

11/19“In situ measurements of the P-V-T
relations of MgSiO3 akimotoite at the P,Tconditions of the mantle transition
zone”
Dr.
SteeveGreaux(GlobalCOE
Postdoctral Fellow, GRC）

“Temperature-time

constraints
onmajoritic garnet exhumation frombreakdown experiments”
Dr. Dirk Spengler (Postdoctral Fellow,
Senior Research Fellow Center, GRC)

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）
１０月
10/1 “ First principles investigations onhydrous materials in the Earth”
Dr. Jun Tsuchiya (Senior Research Fellow,
Senior Research Fellow Center, GRC)

11/26“Crystallographic preferred orientationof wadsleyite:seismic anisotropy anddynamics in the mantle transition zone”
Dr. Takaaki Kawazoe (Global COE
Postdoctral Fellow, GRC)

10/8 “Spin transition of ferric iron in thelower mantle: An experimental approach”
Dr. Kiyoshi Fujino (Global COE Professor.
GRC)“High pressure and temperature fabrictransitions in olivine”
Dr. Tomohiro Ohuchi (Global COE
Postdoctral Fellow, GRC)
１２月
12/3 “Experimental study on phase relation of
C3N4 under high pressure and temperature”
Yohei Kojima (Msc. Student, Ehime
University)

10/15“Synthesis of 1cm 3 class nano-polycrystalline diamond using a large volume
Kawai-type multi-anvil apparatus”
Futoshi Isobe (PhD. Student, Ehime
University)“Numerical investigations of the effectsof the spatial variations in transport
properties on the convective patterns in
the mantle”
Arata Miyauchi (PhD. Student, Ehime
University)“Experimental study on the stability ofgraphitic C3N4 under high pressure andhigh temperature”
Leiming Fang (PhD. Student, Ehime
University)

10/29“Effect of hydrogen molecules tostructure and stability of olivine under
the Earth's mantle”
Ayako Shinozaki (PhD. Student, Ehime
University)
１１月
11/12“Cation order-disorder phase transitionsin LiGaO2 : Observation of the pathwaysof ternary wurtzite under high pressure”
Lei Li (Global COE Postdoctral Fellow,
GRC)

12/10“Numerical simulation of mantle convection
withchemicalheterogeneityandcontinental drift”
Masashi Fukuda (Msc. Student, Ehime
University)“Phase stability and synthesis ofknorringite under high pressure”
Yongtao Zou (PhD. Student, Ehime
University)

6

Professor. GRC)
2010. 7.23
第 271 回“Solubility of light elements in solid
iron at high pressure: Is the innercore pure iron?”
Dr. Yasuhiro Kuwayama (AssistantProfessor, GRC)
2010. 7.30

12/24 “ Determination of perovskite-bearing
phase boundaries in MgSiO3 and Mg2SiO4 byin situ X-ray diffraction and ex situ
Raman spectroscopic observations”
Yume Kinoshita (Msc. Student, Ehime
University)“Synthesis of polycrystalline MgSiO3
perovskite and the elastic velocity
measurement”
Ryo Negishi (Msc. Student, Ehime
University)

新人紹介
Qin Jiaqian(学振外国人特別研究員)

過去の講演

第 264 回“Survival of majoritic garnet indiamond by direct kimberlite ascentfrom deep mantle”
Dr. Masayuki Nishi (JSPS Postdoctral
Fellow, GRC)
“Study on the superconductivity insolid boron under high pressure”
Dr. Haruhiko Dekura (Postdoctral
Fellow, Senior Research Fellow
Center, GRC)
2010. 5.14
第 265 回“Modeling of seismic anisotropy aboveD”discontinuity based on differential
travel times of teleseismic shear
waves and polycrystalline elasticity
analyses”
Dr. Yusuke Usui (Global COE Postdoctral
Fellow, GRC）
2010. 5.21
第 266 回“Stacking disordered iron predicted in
the Earth's inner core”
Dr. Takahiro Ishikawa (AssistantProfessor, GRC)
2010. 6. 4
第 267 回“Comparison of the pressure scales of
MgO, Au, and NaCl: Implications forthe phase transition boundaries in
the mantle transition region”
Dr. Yoshio Kono (Global COE Research
Fellow, GRC)
2010. 6.11
第 268 回“Structure of hydrous and anhydrous
albite melt at high pressures”
Dr. Akihiro Yamada (Global COE
Postdoctral Fellow, GRC）2010. 6.18
第 269 回“Synthesis of “amorphous” diamondfrom graphite under static highpressure and high temperature”
Dr. Hiroaki Ohfuji (AssistantProfessor, GRC)
2010. 7.16
第 270 回“Burning ice methane hydrate and an
exotic carbon dioxide hydrate”
Dr. Hisako Hirai (Global COE

My name is Jiaqian Qin and I started working
at the GRC in July 2010 as a JSPS postdoctoral
fellow. I received my Ph.D from Sichuan
University in June 2010. My doctoral
dissertation research focused on the phasestability of materials under high pressure andhigh temperature and high pressure synthesis ofnovel materials. During my Ph.D, I investigatedthe phase stability of MAX phases under highpressure and high temperature, and firstreported the phase segregation of Ti2AlC at
high pressure and high temperature. In addition,
I also synthesized the nearly full-densified
phase-pure ReB2, and other transition metal
borides under high pressure and hightemperature,
and
first
measuredtheasymptotic-hardness region and elastic
properties of bulk samples, and suggested that
the ReB2 is only a hard material but not asuperhard one. Then I calculated the elastic
modulus, Debye temperature and hardness of7

transition metal borides using first-principle.
So far, my work involved experimental (Large
Volume Press, Diamond Anvil Cell), analytical(XRD, SEM, TEM, ultrasonic measurement,
Hardness Tester, IR, synchrotron radiation
XRD) and theoretical approaches (Rietveld
refinement, First-Principle calculations).
My current research interest is high pressure
synthesis of novel materials. During my stay at
the GRC, I would like to design and synthesize
some novel Boron-rich transition metal borides
and Si-C-N compounds under high pressure andhigh temperature. This project will be
performed by using the Multianvil press andsupercomputers at GRC and synchrotron
radiation at SPring-8.

今回私は第一原理計算から得られる主要岩石組
成の弾性特性と、それに基づいてマントル―核境
界領域の熱特性と化学特性の解釈を試みた結果について発表しました。要約すると主要な岩石の下部マントル深部条件での弾性特性を地震学的観測結果と対比することで、下部マントルの不均質性
が概ね温度の不均質で説明できるが、ハワイ直下など一部どうしても組成不均質を導入する必要があること、第一原理鉱物物性を用いることで核－マントル境界領域の温度構造や組成異常の程度がかなり定量的に評価できることなどを示し、地球内部ダイナミクスの観点から考えられる組成異常の成因について議論しました。
これに対し、固体地球物理学や地震学の権威から若手研究者まで様々な質問・コメント（つっこみ）をもらうことができました。中には今後に役立つ指摘もあり、はるばるこの会議に参加したかいがあったと感じられ、また、自分の発表以外でも各分野の第一人者による講演はいくつか大変勉
強になるものがありました。特に最近進展の著しい異方性や半球的非対称性など特徴的な性質を持
つ内核のダイナミクスやマントルとの相互作用、
惑星ダイナモなどの話はとても刺激的で、今後の研究に生かせる具体的な着想も幾つか得ることができ、貴重な機会となりました。
今回は SEDI2010 のあと、今回の講演の招聘元で核のダイナミクスの権威であるカリフォルニア州
立大学バークレー校の Bruce Buffett 教授の研究室を訪れセミナーをおこない、その際、地球外核最上部に存在する可能性がある化学的に特殊な領域に関して議論が大いに盛り上がりました。共同研究の可能性も見出され、こちらも大変有意義した。今回は合わせて一週間ちょっとの短期間の出張でしたが、大変実り多いものとなりました。
（土屋卓久）

国際会議・海外出張報告❖ SEDI2010 参加報告2010 年 7 月 18 日-7 月 23 日にカリフォルニア州
立大学サンタバーバラ校にて開催された SEDI 第
12 回シンポジウム（SEDI2010）に招待され、最近の研究成果について発表をおこないました。
国際測地学会（IUGG）の下部委員会である SEDI
（Study of the Earth’s Deep Interior）は、地
球深部、特に下部マントルや核の研究に携わっている主要な研究者を世界中から集めたシンポジウ
ムを隔年で開催しています。口頭発表は招待講演者に限られその分ディスカッションの時間を十分に取るというシステムで、各セッションごとに口頭発表者に対する集中的な質問と、ポスターを含めたすべての発表に関する議論の時間をかなり多く取っていたのが印象的でした。

最新の研究紹介❖ 上部マントル深部でのカンラン石のレオロジー
地球の上部マントル（400 km 以浅）の物質挙動を理解するためには、主要構成鉱物カンラン石の高温高圧下での流動特性を明らかにする必要がある。マントル中で重要な変形機構に拡散クリープと転位クリープが存在するが、これら 2 つの機構
8

は格子選択配向の有無や粘性率の応力依存性において顕著に異なった性質を持つため、マントル中での変形機構を解明することは非常に重要である。
これまでに上部マントル深部条件でのカンラン石の流動特性に関するいくつかの研究があるが、それらはすべて転位クリープを観察したものであり、高温高圧下の拡散クリープによる変形挙動は全くわかっていない。このため、われわれはカンラン石の端成分フォルステライトの細粒多結晶体を試料として高温高圧変形実験を行い、上部マントル中における支配的な変形機構を解明することを目指してきた。
変形実験は高エネルギー加速器研究機構、PF-AR、NE7 に設置されている DIA 型変形装置を用い、温度 1573K、圧力 3–5.5 GPa、歪速度 7× 10–6–2×10–4
s–1 の条件で行った。拡散クリープを観察するために、過去の研究の試料より細粒な平均粒径 1μmのフォルステライト多結晶体（10%のエンスタタイ
トを含む）を試料に用いた。実験中の試料の差応
力は放射光単色 X 線を用いた 2 次元 X 線回折により、歪は X 線ラジオグラフィーにより決定した。
これまでに合計 4 回の実験において、図 1 に示
すような差応力－歪関係が測定され、各変形条件
での定常流動応力が求まっている。歪速度－差応力の両対数プロット（図 2）から求めた応力べき指数（n）が転位クリープの値（3.5）よりも小さ
く拡散クリープの値（1）より大きいため、実験条
件は 2 つの変形機構の境界付近にあると判断される。回収試料の含水量が 50 H/106Si 以下の「無水」とみなせる条件下での歪速度－差応力の関係を１気圧でのデータと組み合わせて解析した結果、カンラン石の拡散クリープの活性化体積は約9cm3/mol と求められた。従来、転位回復実験に基づいて推定された拡散クリープの活性化体積の値(6 cm3/mol) から、マントル約 200 km 以深では拡散クリープが卓越すると議論されてきた。今回変形実験により直接得られた活性化体積をもとに見

図 2：温度 1573 K でのフォルステライト（平均粒径1μm）の歪速度-差応力関係。

積もると、拡散クリープが卓越する領域はより深部に限られることが示唆される。
地震学的観測によると、マントル 200 km 以深では S 波速度の偏向異方性が小さくなる。従来このことは、上部マントル深部で格子選択配向を生じない拡散クリープが卓越することで解釈されてきた。われわれの実験結果はこの解釈と決定的に矛盾するものではないが、異なった解釈が可能であることを指摘したい。それは、上部マントル深部
では転位クリープが卓越するが、それによって生じる選択配向が浅部と異なる深部特有のものであるため見かけ上地震波速度異方性が小さい、とする解釈である。実際、上部マントル深部条件でのカンラン石中のすべり系に関するいくつかの研究
では、深さの増加とともに格子選択配向が変化することが報告されている。今後は、より幅広い条
件での変形実験を通して、上部マントル深部での変形機構の正確な理解を目指したい。
（西原遊）❖ 鉄-珪素系の相平衡と内核の組成について
地球の中心を構成する内核（深さ 5150～6370 km、
圧力 330～364 万気圧、温度 5000K 以上）は、鉄を主成分とする固体金属からできていると考えられている。地震波観測によると、
この内核内部にも、
深さ方向・水平方向・東西方向での地震波速度異方性の不均質など、様々な不均質構造の存在が報告されている。内核の地震波速度異方性の存在やその不均質構造の物質学的起源を明らかにし、内核のダイナミクスを理解するためには、まず第一

図１：圧力 3.6-4.1 GPa、温度 1573 K でのフォルス
テライト（平均粒径 1μm）の差応力-歪関係。

9

に、内核の圧力温度条件における内核物質の結晶構造と相平衡関係に関する知見が必要不可欠である。筆者らが以前行なった研究では、内核が鉄とニッケルのみからなると仮定して内核の組成と構造の関係について議論した。しかし、地震波観測により得られた内核の密度と高圧下での鉄や鉄ニッケル合金の密度を比較した研究によると、外核だけではなく内核中にも、鉄やニッケルのほかに軽元素と呼ばれる鉄よりも軽い元素が数パーセント含まれていることが示唆されている。内核に含まれる軽元素の種類と量は、外核の液体金属が固化して内核が成長する際に、外核に含まれる軽元素が内核の固体鉄-ニッケル合金中にどの程度取りこまれるか（＝固溶するか）によって決まる。
しかし、
鉄-軽元素合金の高圧相平衡に関する過去の研究のほとんどは、端成分などのごく限られた
化学組成に関するものに限られており、圧力も数十万気圧から高くても百数十万気圧程度と、内核外核境界や内核の内部構造を議論できるものではない。そこで手始めとして、筆者らは、外核の軽元素の有力な候補と考えられている珪素がどの程度固体 hcp 鉄中に固溶できるかを調べた。
実験は、鉄-ニッケル系の場合と同様にレーザー加熱ダイヤモンドアンビルセルと放射光 X 線回折を用いて行なった。全ての実験は SPring-8 のビームライン BL10XU で行い、さらに高圧高温実験の回収試料を電界放出型 EPMA を用いて分析することによりクロスチェックを行なった。出発試料には Fe-6.5 wt.% Si と Fe-9.9 wt.% Si を用い、断熱材には NaCl、 MgO、 SiO2 などを用いた。図にFe-9.9 wt.% Si に関する実験結果を示す。図から分かるように圧力約 45 万気圧では hcp 構造のFe-9.9 wt.% Si は約 1600 K で hcp 相と B2 相の二相に分解する。これは、1600 K 以上の高温下では9.9 wt.%の珪素が hcp 鉄中に固溶出来ない事を意味する。このように、hcp 単相のみが確認される
領域は hcp 鉄への珪素の最大固溶限界が 9.9 wt.%
Si 以上であり、hcp 相と B2 相の 2 相に分解する領域は hcp 鉄への珪素の最大固溶限界が 9.9 wt.% Si
以下であることを表している。さらに hcp 単相から hcp 相と B2 相の 2 相に分解する境界線の勾配が正であることから、hcp 鉄中への珪素の最大固溶
量は圧力と共に増加することが分かる。最近、
Fe-9.9 wt.% Si に関してマルチメガバール領域においても、実験を行なった。その結果 240 万気圧
では、hcp 単相領域は 3500K 以上の高温まで広がっていることがわかった。これらの結果を外挿す
ると外核-内核境界の圧力である 330 万気圧では約 6000K まで hcp 単相が安定であると推測される。
言い換えると、330 万気圧・6000K の圧力温度条件（これはほぼ内核-外核境界の圧力温度条件に一致すると考えられる）では、9.9wt.%以上の珪素が内核の hcp 鉄中へ固溶できる事を表している。もちろんこの 9.9wt.%Si という値は、内核に取り込まれうる珪素の最大量である。しかし、この結果か
ら、もし外核に相当量の珪素が含まれるなら、内核にも多くの珪素が含まれうることを示している。
現在、外核に含まれていると考えられている軽元素の候補には、珪素の他に、水素、炭素、酸素、硫黄などがある。これらの元素の内核-外核境界の圧力条件における固体鉄への最大固溶量は、外核が結晶化することによってできる内核の組成を考える上で非常に重要である。今回は珪素の例について示したが、実際の外核には複数の軽元素が存在すると考えられている。従って、今後は複数の軽元素が含まれる多成分系におけるそれぞれの軽元素の固溶量を決定することが重要である。
本研究は、東京工業大学の廣瀬敬教授、海洋研
究開発機構の佐多永吉博士、高輝度光科学研究センターの大石泰生博士との共同研究により行なわれた。(桑山靖弘)❖ Pathways of wurtzite under high pressure
The wurtzite structure is the common
binarycrystalline
form
forANB8-N
semiconductors, such as GaN, CdSe, and ZnO. The
pressure-induced wurtzite to rocksalt (B4-B1)
structural transition in binary semiconductors
10are fundamentally important for both basic
solid-state science and applied materials
research. Some Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2 ternary semiconductors,
for example LiGaO2, LiInSe2, and AgInS2, also
crystallize with the wurtzite-type structure
These
ternary
wurtzite-type(Pna21).
semiconductors are regarded as ternary
analogies of ANB8-N binary wurtzites, and have
similar energy band gap values as binary
semiconductors.
Investigatingthepressure-induced structural transitions in
ternary wurtzites therefore is also very
important for our knowledge of transition
mechanisms
from
pure
and
deficientwurtzite-type semiconductors in both thetheoretical and experimental aspects.
In our recent work, the stoichiometric
mixed-metal oxide LiGaO2, has been used as theternary wurtzite-type model to elucidate themechanistic
details
of
the
B4-B1
pressure-induced transitions in pure anddeficient wurtzite-type semiconductors. Usinglarge-volume
multi-anvil
high-pressuretechnology, we have discovered two new
high-pressure phases of LiGaO2, tetragonal
γ-LiGaO2 (I4/m) and cubic δ-LiGaO2 (Fm-3m)(Fig.1). Powder X-ray diffraction andmicro-Raman spectra analyses reveal that the Li
and Ga atoms are randomly distributed on theoctahedral sites in both of these two
structures. So far, besides the previously
reported polymorphic hexagonal phase (R-3m),
the tetragonal and cubic new phases of LiGaO2
are found to have rocksalt-related structures.
Their structures can be labeled aslayered-rocksalt-type, deformed-rocksalt-type,and disorder-rocksalt-type, respectively. The
relationships between polymorphs of LiGaO2
provide some new insights into the pathways ofwurtzite-type semiconductors under highpressure.
Different from the pure binary wurtzites,
there exist two different cation relaxations in
the LiGaO2. The layer-rocksalt-type (R-3m) anddisordered-rocksalt-type (Fm-3m) phases are
the different products of the B4-B1 transition
from ternary wurtzite-type (Pna21), and the11metastable tetragonal I4/m structure LiGaO2 isfound to be the intermediate step between the
ternary wurtzite-type (Pna21) and therocksalt-type phases (R-3m and Fm-3m) (Fig. 2).
(Li Lei)Fig.1 New cubic phase of LiGaO2

Fig.2 P-T Phase relations of LiGaO2

編集後記：11 月に武漢での第 2 回 TANDEM シンポを控え、日中間の関係が少し心配です。政治的主張の違いはともかく、科学の世界の交流は、継続・発展させていきたいものです（T.I. & Y. M.）。

特別推進研究ニュース No.4
MgSiO3 ペロブスカイトの P-V-T 状態方程式

愛媛大ミュージアムにおけるアウトリーチ

地球下部マントルの中で、最も多量に存在する鉱物相だと考えられているマグネシウムケイ酸塩ペロ
ブスカイト（pv)の P-V-T 状態方程式や熱弾性特性は、
地震学的観測結果を解釈し下部マントルの全岩組成
や温度構造を議論するために、欠かすことのできない情報です。これまでわれわれは焼結ダイヤモンド
マルチアンビル装置を用いて、25-65 GPa, 300-1500
K までの温度圧力範囲で、端成分である MgSiO3-pvの P-V-T データ測定を行ってきました。今回われわ
れはこの精密に測定されたマルチアンビルによるデータを補完するため、SPring-8, BL10XU ビームライ
ンにおいて、レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセ
ルを用い、新たに 50-110 GPa, 300-2500 K の温度圧
力範囲でも測定を行いました。昨年度われわれが報告した MgO の状態方程式を圧力スケールとして用いる こ と に よ っ て 、 こ れ ら の P-V-T デ ー タ か ら
MgSiO3-pv の状態方程式が正確に決定されるものと期待されます。

アウトリーチ活動の一環として、昨年 11 月に設置された愛媛大学ミュージアムの「地球深部」展示において、GRC とともに研究活動の紹介をおこなっています。8 月には関連展示を全面的に入れ替え、現在使用されていない超高圧装置の実物の一部を展示するとともに、ナノ多結晶ダイヤモンド（ヒメダイヤ）関連の展示を増やしました。入口付近には、直径約 8mm のブリリアントカットされたヒメダイヤも飾られ、入館者の目を引いています。なお、本ミュージアムは開館後 1 年足らずの間に入館者 5 万人を越え、市民をはじめ多くの来訪者に、愛媛大学の最新の研究成果の発信や所蔵の貴重な資料の展示をしており、全国的にも大きな注目を集めています。

大型ヒメダイヤの大量合成

MADONNA ガイドブロックの設置
本特別推進研究の実験系分担者などを中心とする、
SPring-8 のパワーユーザーグループ（代表：入舩特別推進研究代表）では、BL04B1 に設置されている超高圧装置 SPEED-MkⅡのガイドブロックを、愛媛大学
でテストをすすめてきた MADONNA 型ガイドブロックと交換する作業を 9 月末におこないました。これにより、本特別推進研究の重要課題の一つである、焼結ダイヤモンドアンビルを用いた下部マントル領域
における研究とともに、この領域における高圧相の弾性波速度測定や、レオロジーの研究において大きな進展が見込まれます。また今後、ヒメダイヤを用いた 6-6 加圧方式等による、超高圧下でのＸ線その場観察実験にも利用される予定です。

12

本特別推進における超高圧発生装置への応用を目
指し、昨年 3 月に導入された BOTCHAN-6000 による超高圧合成技術の開発により、直径、長さともに 6.5mm～8.0mm 程度の大型ヒメダイヤのルーチン的合成が可能になりました。この技術開発においては、入舩特別推進研究代表の指導のもと、磯部太志（理工学研究科 D1）、新名亨 GRC ラボマネージャーの両氏が中心的役割を果たしています。すでにこれらのサイ
ズの円柱形の試料が 50 個あまり合成されており、その一部はアンビルとして加工され、今後様々な超高圧発生装置への応用がおこなわれる予定です。