GRC Ｎｅｗｓ Letter2017.6.20
国立大学法人

No.48

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.grc.ehime-u.ac.jp/

目

今回の JpGU-AGU 合同大会は昨年の JpGU 大会に比べて 1000 名以上多い、8000 名を大きく超える参加者のもと成功裏に幕を閉じました。
1990 年頃からスタートした JpGU の前身である「合同大会」は、当初大規模大学の持ち回りで開催されていましたが、その後代々木オリンピック
センターに会場を固定し、更に幕張メッセに会場を移した大規模な大会へと変遷してきました。
2005 年には我が国の地球惑星科学関連の 50 近い学協会が結集する JpGU が発足し、2009 年より一般社団法人化されて今日に至っています。私も最初の合同大会以来ほぼ毎年参加していますが、この間のこのような経緯を経て、名実ともに我が国を代表する国際性の高い組織へと変貌を遂げたことが実感されます。
一方の AGU は 1919 年の設立以来 100 年近い長い歴史を有し、世界 144 か国に 6 万 2 千人の会員を擁する地球科学分野で世界最大の学術組織です。
サンフランシスコで毎年 12 月に開催される大会には約 2 万人の会員が参加し、毎年行われているものとしては全ての学術分野で世界最大の大会とされています。AGU に私が初めて参加したのは1987 年と、今から 30 年前の東海岸ボルチモアでの春季大会のことですが、当時は春季大会が東海
岸、秋季大会が西海岸で開催され、東海岸の大会のほうが圧倒的に参加者が多かったと記憶しています。日本からの参加者は非常に少なく心細い思いをしたと同時に、会期中に食中毒になり嘔吐と下痢で丸 2 日間食事がとれず、悲惨な状況に至ったことを思い出します。
これ以降 AGU のほうも平均すると 2 年に一回程
度、最近ではほぼ毎年参加してはいますが、上記の初の JpGU-AGU 合同大会において、なぜか私がAGU 側代表のプログラム委員長に指名されました。
一方で JpGU 側の同委員長には九州大学の Huixin
Liu 先生が選ばれ、逆の間違いじゃないのかとの思いもありましたが、両者の連携や AGU 側の協力、
また JpGU 事務局の皆さん等の多大なご支援のおかげで、なんとか大役を終えることができました。
Huixin さん（写真左）や、AGU の Margaret Leinen前会長（中央）、をはじめ関係者の皆様にこの場を次センター長挨拶
センター構成NEWS＆EVENTS:
CO2レーザー加熱DACによるMgO融点精密決定
JpGU フェローと西田賞に GRC 教員が選出
耐熱性透明セラミックスの超高圧合成
日本鉱物科学会 2017 年度年会開催案内
フロンティアセミナー
ジオダイナミクスセミナー
海外出張・国際会議報告
ALUMNIレポート No.13
最新の研究紹介センター機器紹介 No.31
先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）

センター長あいさつ
入舩

徹男

例年幕張メッセで開催される日本地球惑星科学連合（JpGU）の大会が、今年は世界最大の地球科
学関連学会であるアメリカ地球物理学連合（AGU）との初めての共催という形で、5 月下旬に 6 日間に渡り開催されました。AGU やヨーロッパの地球科学連合（EGU）の参加者数には及ばないものの、
1

お借りしてお礼申し上げます。
この歳になってくると学会での重要な役割が求められ、またそのような期待に応えることは、研究コミュニティーに対する研究者の責務であると思われます。私も過去 10 年近くは国際高圧力学会（AIRAPT）の評議員や会長を務めてきましたが、
JpGU の上記の役回りの次は、高圧力をキーワードとした物理・化学・生物・地球科学・材料科学な
どの学際的な学術組織である、日本高圧力学会での更なる貢献が求められているようです。個人的にも地球深部科学の研究から、高圧力を用いた材
料科学的研究に軸足を移しつつある昨今、微力ながらこの学会の発展に尽力するとともに、これに対応した GRC の新たな発展と、愛媛大学の特色ある研究推進における貢献も期したいと思います。

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（東京工業大学科学
技術創成研究院准教授）

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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。

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事務
研究支援課・研究拠点第2チーム
猪野周宣 （副課長）田窪 光 （チームリーダー）
村上鋼次 （事務補佐員）（H29.4.1～）
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（H29.6.1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（講 師）
西 真之（助 教）
野村龍一（助 教）
Steeve Gréaux（WPI上級研究員）
國本健広（特定研究員）
小島洋平（特定研究員）
Nadezda Chertkova（特別研究員）
Wei Sun （WPI研究員）
桑原秀治（特定研究員）（H29.4.1～）
有本岳史（特定研究員）（H29.4.1～）
Youmo Zhou（特定研究員）（H29.4.1～）
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（講 師）
Zhihua Xiong（特定研究員）
Sebastian Ritterbex（特定研究員）
白石千容（研究補助員）

NEWS＆EVENTS
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物性測定部門井上 徹（教 授：広島大学兼任）
西原 遊（准教授）
境毅（講 師）
木村正樹（助 教）❖ CO2 レーザー加熱 DAC による MgO 融点精密決定

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）
新名 亨（ラボマネージャー）
目島由紀子（技術専門職員）
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GRC の木村友亮研究員（現東北大学理学研究科・
日本学術振興会研究員）、大藤弘明教授、西真之助
教、入舩徹男教授の研究チームは、ダイヤモンドを用いた超高圧発生装置(DAC)と、独自に開発した
CO2 レーザー両面加熱システムを組み合わせ、MgO
ペリクレースに対し、今まで行われた研究の中で最高圧力である 50 万気圧までの融点の正確な決定に成功しました。得られた融点（50 万気圧で5600℃）は、これまでの実験値より約 1500℃高く、ペリクレースがマントル鉱物の中で最も高い融点を持つことを明らかにしました。この結果は、太古の地球に存在したマグマオーシャンが冷え固まる際、マグネシウムを多く含むペリクレースが最初に固化してマグマから取り除かれることを意味しており、マントル最深部のマグマの成分や、下部マントル全体の化学組成を明らかにする上でも重要な情報をもたらします。
本研究成果は、Nature 出版のオンラインジャー
ナル Nature Communications の 6 月 5 日版において発表されました。
（http://www.nature.com/articles/ncomms15735）❖

JpGU フェローと西田賞に GRC 教員が選出

JpGU のフェローと西田賞に、GRC の入舩徹男教授と土屋卓久教授がそれぞれ選出されました。毎
年数千名（2017 年は約 8500 名）の参加者のもと大会を開催している JpGU では、「地球惑星科学におけるパラダイムシフトやブレークスルーなど、地球惑星科学の学術の発展に著しい貢献をした者」
に対してフェローの称号を、また「新しい発想によって優れた業績を挙げ、国際的に高い評価を得ている」45 歳未満の研究者に対して地球惑星科学
振興西田賞（西田賞）を授与しています。授与式
は 5 月 20 日～25 日の 6 日間に渡り幕張メッセで開催された JpGU 大会期間中の 23 日夕刻に行われました。なお、今年度の大会は、世界 144 か国に
6 万 2 千人の会員を擁するアメリカ地球物理連合（AGU）との共催で、初の JpGU-AGU 合同大会として開催され、8000 人を超える参加者がありました。
この合同大会では、入舩教授が AGU 側代表としてプログラム委員長を務めました。

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

耐熱性透明セラミックスの超高圧合成

東京工業大学科学技術創成研究院フロンティア
材料研究所の西山宣正特任准教授（研究実施時はドイツ電子シンクロトロン研究員、元 GRC 准教授）
らの日独共同研究グループ（東工大、ドイツ電子
シンクロトロン、物質・材料研究機構、バイロイ
ト大学、東大、愛媛大）は、砂と空気、それぞれの主要元素であるシリコン（ケイ素）と窒素からなる窒化ケイ素（Si3N4）から、全物質中で 3 番目に硬い透明セラ
ミックスの合成に成功しました。
自動車のエン
ジン部品にも使用される耐熱セ
ラミックスである窒化ケイ素に高い圧力と高い
温度をかけることにより、大気圧下では合成することができない“スピネル型窒化ケイ素”のセラ
ミックス焼結体を超高圧下で合成しました。得られた試料は、レンズや窓に使われる物質と同等の透明さを持つことが確かめられました。今回得られたスピネル型窒化ケイ素の透明セラミックスは、
ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素に次いで全物質中で 3 番目の硬さをもつ物質であり、さらに空気中で 1,400℃の高温まで耐えられることが明らかになりました。このため過酷な環境で使われる装置の光学窓材料としての利用が期待できます。
本研究には GRC の大藤弘明教授・入舩徹男教授
が共同研究者として参加しています。両氏らの研究グループは、2016 年 12 月にやはり超高圧合成
法により、高い透明性と硬度を有する透明ナノセ
ラミックス（ヒメガーネット）の合成に成功し、Nature 出 版 の オ ン ラ イ ン ジ ャ ー ナ ル Nature
Communications に 発 表 し て い ま す 。
（http://www.nature.com/articles/srep44755）❖ 日本鉱物科学会 2017 年度年会開催
我が国の鉱物学や岩石鉱物学を代表する日本鉱物科学会の 2017 年度年会が、愛媛大学理学部を主な会場として 9 月 12-14 日の 3 日間にわたり開催されます（実行委員長入舩徹男 GRC センター長）。
年会では井上徹教授（現広島大・理）など GRC 教員を中心とした実行委員会により、通常の研究発表やシンポジウム等の開催の他、輝安鉱の産地として有名な西条の市ノ川鉱山巡検が企画されるとともに、GRC と地球科学教室と共催し「日本の石・愛媛県の石・愛媛大学の石」（仮称）をテーマとして、愛媛大学ミュージアムにおける特別展示が行われる予定です。特別展示では、「日本の石」として日本鉱物科学会が選定したヒスイ、「愛媛県の石」

として日本地質学会が選定したエクロジャイト・
輝安鉱・イノセラムス、の展示とともに、愛媛大学が中心となり発見した様々な新鉱物や、ヒメダ
イヤ・ヒメガーネットなど超高圧合成により生み出された新物質が「愛媛大学の石」として紹介される予定です。

第 65 回❖ 国際フロンティアセミナー
第 62 回“Dynamics of the fault motion and the originof contrasting tectonic style between Earthand Venus”
講 演 者 ： Prof. Shun-ichiro Karato (Yale
University)
日 時：2017 年 3 月 21 日（火）16:30-18:00“Reactions between metal and silicate in theearly differentiating Earth”
講演者：Dr. Andrew J. Campbell (University of
Chicago)
日時：2017 年 5 月 17 日（水）17:00-18:30

第 63 回ジオダイナミクスセミナー
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今後の予定（詳細はHPをご参照下さい）

６月
6/16“The synthesis of carbon nitride-Is carbon
nitride really harder than diamond?”
Dr.
Yohei
Kojima(Postdoctoral
Researcher, GRC)

“Experimental
reproductionofmantleearthquakes
analoguesbyantigorite
dehydration & comparison with natural
pseudotachylytes”
講演者：Dr. Thomas Ferrand (ENS Paris)
日 時：2017 年 5 月 9 日（火）16:30-18:00

6/23“Shear localization in peridotites andthe occurrence of intermediate-depth
earthquakes”
Dr. Tomohiro Ohuchi (Lecturer, GRC)
6/30“Technical development of kawai-type
multianvil technology using nanopolycrystalline diamond”
Dr. Takehiro Kunimoto (Postdoctoral
Researcher, GRC)
７月
7/7 “The effect of Al on the stability of DHMS
and water transports into the Earth’s
interior”
Mr. Chaowen Xu (PhD Student, GRC)

第 64 回

7/14“Numerical simulations of the coupledmagmatism-mantle convection system in
2-D and 3-D geometries”
Dr. Masanori Kameyama (Professor, GRC)

“Lateral temperature variation through ICB to
CMB in geodynamo simulations”
講 演 者 ： Dr. Hiroaki Matsui (University ofCalifornia Berkeley)
日時：2017 年 5 月 15 日（月）16:30-18:00

7/21“High-pressure deformation experiments
using rotational diamond anvil cell”
Dr. Ryuichi Nomura (Assistant Professor,
GRC)
47/28“Melting temperatures of chondrites at
ultra-high-pressures”
Dr.
SteeveGreaux(Postdoctoral
Researcher, ELSI-ES, GRC)2017 に 参 加 し て き ま し た 。 Deep Carbon
Observatory (DCO, 深 部 炭 素 観 測 計 画 ,https://deepcarbon.net)とは、米国スローン財団とカーネギー地球物理学研究所が、地球深部の炭素が化学的・生物学的にどのような役割を担うかを調べる目的で 2009 年から始めた国際的・学際的研究プログラムです。昨年春から土屋旬はこの
DCO の Task Force 2020 というチームの一員に加わりました。この Task Force 2020 というのは、これまでに DCO で積み上げた膨大な研究成果や試料、実験設備、学際コミュニティ等の遺産(Legacy)
をこのプロジェクトが終わった 2020 年以降、どのように継承するべきかを提案する 10 人で構成されるチームです。プロジェクトの内容もよくわかっていない状態で気軽に引き受けましたが、なかなか大変な仕事のようです。

過去の講演

第 464 回“Outer core composition estimatedfrom thermoelastic properties ofliquid Fe alloys”
Dr. Hiroki Ichikawa (Postdoctoral
Researcher, ELSI-ES, GRC) 2017.2.3
第 465 回 (Advanced Science Seminar)“Experimental study on the metasomatic
reaction between brine and crustal
materials in subduction zones”
Dr. Hiroaki Ohfuji (Professor, GRC)
2017.2.10
第 466 回 (Advanced Science Seminar)“ Ab initio core model”
Dr. Taku Tsuchiya (Professor,ELSIES, GRC)
2017.2.24
第 467 回“Technical development on phonontransport property of lower mantle
minerals: Theory and Application”
Dr. Haruhiko Dekura (Lecturer, GRC)
2017.4.14
第 468 回“Effect of pressure on temperature
measurements
using
WRe
thermocouple and its impact on
geophysics”
Dr.
Yu
Nishihara(Associate
Professor,GRC)
2017.4.21
第 469 回“Ultrahigh-pressure synthesis andapplicationsofnanopolycrystalline ceramics; current
status and future perspective”
Dr. Tetsuo Irifune (Professor,ELSI
ES,GRC)2017.4.28
第 470 回“Equations of state at multi-megabarpressure III”
Dr. Takeshi Sakai (Lecturer, GRC)
2017.5.12

その Task Force 2020 が主催しフィレンツェ大学で３日間行われたワークショップでは、DCO に関わりのある研究者を 30 名あまり招待して、いかに Legacy を継承すべきかの意見を提案してもらい、そこで交わされた議論をメンバーが取りまとめることになりました。参加者はほぼアメリカとヨーロッパからで、主に火山学、地球化学や生物学の研究者が多く、聞きなれない単語も多いため議論についていけないことも多々あり、また比較的少人数で朝食から夕食までず～っと一緒でした
ので、もう最後のほうは完全に飽和状態でした。
痛感したのは語学力と知識の不足です。英語で自分の研究内容について話すことは比較的慣れていますが、例えば予算の獲得について、国際コミュ
ニティの維持について、研究設備の革新性を保つためにはどのようにすべきか、込み入ったことを多くの単語を費やして語るのはほとんど不可能でした。一体何でこんな大変な仕事を引き受けてしまったんだろうと思うも、そこは他のメンバーや参加者が自然な形でサポートしてくれて、会議自体は非常にスムーズに進行できました。自分の能力不足をかなり感じましたが、貴重な経験ができたのは確かで、今後それを生かすことができればと思います。特に、自分の専門分野以外の人々と知り合いになれたのは非常に良かったです。
最終日は、オプションでフィールドトリップに参加させてもらい、トスカーナ州の炭酸ガスが放

海外出張・国際会議報告❖ Deep Carbon Observatory Legacy workshop &EGU General Assembly 20174 月 17 日から 29 日までイタリア・フィレンツ
で 行 わ れた Deep Carbon Observatory Legacy
workshop とオーストリア・ウィーンで行われたEuropean Geoscience Union General Assembly
5出されている地域を中心に見学しました。一日に何千 t も CO2 ガスを放出する場所がたくさんある
そうで、一見長閑な林の奥に inferno（地獄）と呼ばれるガス溜まりがあり、知らずに踏み入れて死亡するような危険な場所もあるようです。
フィレンツェのワークショップの後はウィーンに移動し、初めて EGU に参加しました。地球深部の鉱物物理のセッションに申し込んだつもりでいたのですが、発表者を見てもほとんどダイナミク
ス関係の人ばかりでした。どうやら、鉱物物理、ダイナミクス、惑星科学の合同セッションだった
ようで、発表内容が非常に鉱物物理的（ワズレア
イトとリングウッタイト中の水素由来の振動特性について）だったので、いかに分かりやすく目的
や結果を伝えるか、頭を悩ませました。発表後はいくつかの質問とコメントをもらえたので、まあよかったとしましょう。あと、一人で一週間過ごしたウィーンの街についてですが、治安は非常に良く、街も便利、清潔で美しいです。EGU 参加者は市内の電車やバスに無料で乗れるチケットをもらえました。早速（？）郊外の中央墓地にあるボルツマンのお墓参りをしてきました。すぐ近くのベートーベンやブラームスの墓には時折訪れる人がおりましたが、私自身は学生時代に習ったエントロ
ピーの式が刻まれた墓にお参りできたのが感慨深
かったです。
最後に、約２週間のそれなりに長い一人旅でしたが、その間、娘２人のお弁当作りと家庭訪問、参観日とＰＴＡの仕事等、文句も言わず引き受けてくれた主人に感謝します。（土屋旬）DAC を用いた超高圧発生技術の開発を進めると共に、さまざまな論文の査読やプロポーザル等の審査、評価、賞の選考や推薦などを、今まで散々お世話になった科学の世界への恩返しと思いながらやっています。
今までの Alumni レポートにもたびたび出てきますが、GRC の研究環境というのは、国際的に見てもきわめて恵まれたレベルにあります。入舩先
生が北大から愛媛大に移られた直後の、まだほとんど何も無い状態から知っている私には特にその感が強く、しかも高圧地球科学分野で世界をリードする他の２つの研究所、アメリカのカーネギー
地球物理研究所とドイツのバイエルン地球科学研
究所、のいずれもが大きな財団や政府の肝いりで設立・発展してきたのに対し、ほぼ競争的資金の獲得と愛媛大のサポートのみによってここまで発展してきたのはまさに驚嘆に値します。それらによって整備された最新の研究装置群はもちろんですが、若い人達が研究者として成長していく上で一番大切なものは、さまざまな議論ややりとりを通じて切磋琢磨する研究者仲間でしょう。GRC はその意味でも非常に良い環境になっています。特に GD セミナーは第一線の研究者としてやっていくトレーニングにもなる非常にレベルの高いもの
で、私は前述の 2 つの研究所にもそれぞれ長期滞在したことがありますが、それらでのセミナーと較べても全く遜色がありません。しかも大学院に入ってまだ日も浅い院生も、そのような議論に充分耐える研究や発表を進めていることは驚きです。
もちろんそれは GRC 教員の皆さんが、研究だけでなく教育にも並々ならぬ労力と時間をつぎ込んでいるからですが。
しかしどんな素晴らしい組織も、長年同じこと
だけを続けていけば次第に活力を失っていきます。
構成員の出入りが少なく、職員の平均年齢が毎年
ほぼ 1 歳近く上がるような組織ではそれが特に深刻な問題になりますが、GRC では幸い人の出入りも非常に多く、当面そのような心配は杞憂です。
しかし設立されてから 16 年経ち、たぐいまれなリ
ーダーシップを発揮して来られた入舩センター長も永遠に活躍できるわけではありませんから、ポスト入舩時代のことも頭の片隅に入れておく必要があるでしょう。それを考えるとき、非常に大きな財産となるのが、GRC の OB、OG たちの存在でしょう。東大物性研究所は設立以来、当時としては珍しく助手の 5 年任期制を採っていて、その結果
物性研助手を経験した人たちが全国の大学や研究機関に散らばって活躍しており、その数は数百人にのぼっています。それらの人達がサポーターとなってさまざまな刺激を与えることにより、物性研は設立以来半世紀になる現在でも物性科学の分野で高い存在感を持った研究所として活動を続けられていると思います。このニュースレターに毎号載っている Alumni レポートを見ていると、GRCで育った、あるいは一回り大きく成長した人々が、

ALUMNI レポート⑬❖ 東京大学大学院理学系研究科
名誉教授

八木健彦

私は、大学院生
時代から何度か出入りはあったものの合計 37 年間在籍した東京大学物性研究所を 2012
年春に定年退職後、入舩センター
長のお招きを受け GRC で特命教授として 2 年間過ごさせて頂きました。そこで一区切りをつけてまた関東に戻り、今は房総半島を一望する山の中での隠居生活を楽しんでいますが、週 2 日は東大理学部地殻化学実験施設に片道 2 時間かけて通い、科研費を頂きながら少し研究も続けています。
GRC 時代に始めた J-PARC の PLANET を使ったケイ酸塩−鉄−水素系の研究は無事ちゃんとした成果としてまとめ、さらに境さんたちと始めた 2 段式
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今や世界中のいろいろな組織で活躍している様子が見て取れます。そのような人達をサポーターとして生
かしつつ、この先も GRC が国際的に大きな存在感を持った研究所としてますます発展していく事を祈念して、筆を置かせていただきます。
❖ 東北大学大学院理学研究科
日本学術振興会特別研究員 木村友亮
2017 年 3 月まで約 4 年半の間、愛媛大学 GRC で研究員としてお世話になりました。現在私は学術振興会特別研究員として、東北大学の地学専攻に所属して研究を進めています。振り返るとこのGRC ニュースレターに寄稿させていただくのは2012 年 2 月の 32 号に掲載された新人紹介以来の二回目ということで、4 年半もお世話になっていながら、在籍期間中に本業の研究で目立った貢献がかなわなかったことを深く反省しております。
思い起こせば愛媛では地元のカラオケ大会で優勝したり、恒例の花見行事では突然ギターを持ち込
んで迷惑にも弾き語りで賑わせてみたり、最後には愛媛で知り合った女性と結婚したり、と研究とはおよそ無縁の業績(?)だけを残して去っていったことばかりが思い出されます。しかしそんな中、愛媛での最後の研究成果が遅ればせながら論文として出版されることが決まったことについては私としては感激の極みです。そんな私の迷惑な余興を寛容に受け止めながらも研究では的確にかつ熱心にご指導くださった愛媛の先生方には今でも感謝の念が堪えません。
さて、私は GRC でダイヤモンドを使った高圧発生装置と炭酸ガスレーザー加熱システムを組み合わせた高温高圧発生手法の開発に携わりましたが、その手法を使った研究は東北大学でも続けています。それはこの研究を行うことで一種の冒険にも似た体験を味わえるからかもしれません。例えば50 万気圧、5000℃といった超高温高圧条件を、自分で作った装置で生成する瞬間などは、高価なダイヤモンドがいつ割れてしまうのかといつもヒヤ
ヒヤするのですが、それでも覚悟を決めて生成した時に、幾多の失敗もありながら、それを乗り越えた時だけに見たことのない表情を物質がチラッと見せてくれるのです。それはまるで行ったことのない国に旅行で訪れて、言葉が通じない中でも何とかたどり着いた先で待っている景色を見た時の感情と似ている気がするのです。その感動の瞬
間は、(一人で奇声をあげて興奮しているので)他の人からは変な人に思われていますが、GRC で少
なからずそれを体験できたことがきっかけとなって今でもこの研究を続けています。東北大学ではそのような高温高圧発生に加えて、ブリュアン散乱やラマン散乱計測という物質に問いかける“声”
を学び、あの手この手で振り向かせようと“声”
をかけては物質との対話を楽しんでいます。
昨年度は幸運にも Gordon Research Conference
7に参加する機会をいただき、その時知り合ったネ
バダ大学の研究者とは互いの研究の方向性の合致を見出せたので、その後大学を訪問して共同研究を始めることが決まりました。実際、今年の夏からネバダ大学に滞在することが決まっています。
また、昨年の AGU Fall meeting ではエジンバラ
大学の研究者と意見を交わし、会議後も頻繁に建設的な議論を行うことができたので、GRC で共同実験を始めることが決定しました。彼らのような
私と同世代の研究者との議論は私にとって非常に刺激的で、時折彼らから飛び出す最新の実験技術から着想されるアイディアはブレインストーミン
グかと間違える程斬新に感じる時があります。しかし、彼らにとっては至って現実的であり、実際に独創的な計測を実現させている実績もあるので驚きの連続です。このように、東北大学での研究と共に新たな国際共同研究の始動を両立し、充実した日々を過ごしています。研究の舞台は日本だ
けでなく、アメリカ、ヨーロッパと広がってきま
したが、新しい人との出会いや、スリリングな実
験を通した発見など、生活と研究の両面でこれからの展開への期待に胸躍らせながら、努力を怠らずに今後も精進して参りたいと思います。

最新の研究紹介❖ マグマオーシャン固化過程におけるハロゲン
元素分別
海洋や中央海嶺玄武岩などから制約されている
地球表層のハロゲン元素の相対存在度、例えば
F/Cl 比はコンドライトなどの始原天体と比較して特異な値をもっていることが報告されている(e.g., McDonough and Sun, 1995; Sharp andDraper, 2013)。具体的には地球は始原天体と比較
してフッ素に富み、塩素が枯渇しているがその起源は明らかにはなっていない。こうした地球型惑星と始原天体との間の元素存在度の違いを生む要因としては①揮発性の高い元素の宇宙空間への散逸に伴う分別、②分化過程における核－マントル間での元素分配、③核形成後のマグマオーシャン
固化過程における固相と液相間での元素分配、④水蒸気大気－マグマオーシャン間の元素分配、がある。先行研究ではフッ素は塩素と比較して揮発性が高いため、①の揮発性の違いによる分別では
現在の地球のフッ素に対する塩素の枯渇は説明することができないことが指摘されている(e.g.,
Halliday, 2015)。またフッ素や塩素は親鉄性が低
いため、②の核－マントル分離においても地球表層の特異なハロゲン元素比は説明することはできない(Sharp and Draper, 2013; Kuwahara et al.,submitted)。そこで本研究では③の核形成後にマ
グマオーシャンが固化する過程でマントル鉱物に
フッ素と塩素が取り込まれ、またその溶解度の違いからマグマ残渣中のフッ素、塩素が分別される
可能性について実験的に調べることを目的としている。

とを示している。従って、形成直後の原始地球にはフッ素が枯渇し、塩素に富んだ表層環境とフッ素に富み、塩素が枯渇した深部マントルが形成されることが考えられる。この場合、現在の地球表層のフッ素、塩素の相対存在量を説明するためには何らかの過程で塩素に富んだ表層物質が宇宙空間に散逸した後、マントルからの脱ガスにより表層にフッ素と塩素が供給される過程が要求される。
もちろん、この仮説は推測の域を出ないが、最近提案されている地球大気形成モデル(Shcheka andKeppler, 2012)とも調和的であるように見える。
今後ほかのマントル鉱物へのハロゲン元素溶解度を調べ、地球の特異なハロゲン元素比の起源にさらなる実験的制約を加えていく予定である（桑原秀治）。
❖ Ab initio prediction ofpartitioning into Earth’s corepotassium

Silicate earth is depleted in potassiumcompared with chondrites [Wasserburg et al.,1964, Science]. Barely varying ratios ofpotassium isotope in chondrite, lunar andearth samples suggest that evaporation cannot
be responsible for considerable potassium
missing [Humayun and Clayton, 1995, GCA]. The
finding of a change in potassium electronic
structure from alkali-metal to transitionmetal like ones at high pressure highlighted
the possibility of its incorporation into thecore [Parker, 1996, Science]. If potassium ispresent, even at ～ppm, the radiogenic heatproduced by 40K can be an important energy
source for geodynamics [Labrosse, 2001, EPSL].
The potassium content in the core isdetermined by its partitioning behavior
between silicate and metal systems, which
could be affected by many factors such astemperature, pressure, metal compositions(the type and content of light elements) andsilicate structure (nbo/t: the ratio of nonbridging oxygen to tetrahedral cations)[Bouhifd et al., 2007, EPSL; Muthy et al.,2002, Nature]. However, previous experimental
studies provided only contradictory resultsof potassium incorporation into iron alloys,
leaving its concentration in the core
uncertain.
Ab-initio free energy simulations using
thermodynamics
integration
molecular
dynamics [Taniuchi, 2014] are performed toinvestigate whether and how much potassium
can be sequestered into the metal system. The
key parameter, Helmholtz free energy, is

実験は愛媛大学 GRC に設置されている 3000 トンプレスのマルチアンビル高圧発生装置を用いて行った。出発試料にはエンスタタイトコンドライト(EH タイプ)(Javoy et al., 2010)組成の酸化物
混合物にフッ素と塩素をそれぞれ 1.5 wt%ずつそ
れぞれ CaF2、FeCl2 の形で加えた。試料はグラファ
イトカプセルに入れ、マントル遷移層、下部マン
トルの上部に相当する圧力条件下(18GPa, 25GPa)
で実験を行い、フッ素、塩素のマントル鉱物への溶解度の違いを調べた。実験回収試料中のフッ素と塩素は東京大学大気海洋研究所の佐野研究室との共同研究により二次イオン質量分析装置を用いて定量分析を行い、鉱物相の同定は愛媛大学 GRCに設置されている顕微ラマン分光装置、微小領域
X 線回折装置を用いて行った。
遷移層マントルで主要鉱物と考えられている
Majorite に対するフッ素と塩素の溶解度を図に示す。先行研究で明らかにされている OH の溶解度
(Katayama et al., 2003)と合わせて考えると、実験結果は陰イオンのサイズによって Majorite への溶解度が変化することを示唆している。具体的にはイオン半径が大きくなるにつれて Majorite
への不適合性が高くなっていることが明らかとなった。このことはマグマオーシャンが固化していく過程でマントル鉱物にフッ素が優先的に取り込
まれ、マグマ残渣には塩素が選択的に濃集するこ8estimated with “thermodynamic integration”
by computing the difference between two
systems with different potential energy1functions( 𝐹1 − 𝐹0 = ∫0 < 𝑈1 − 𝑈0 >𝜆 𝑑𝜆 )[Kirkwood, 1990, JCP]. Effects of factors
including temperature, pressure and metalcomposition are investigated by estimating
the
Gibbs
free
energychangesandpartitioning coefficients (Dk=Kwt%metal/Kwt%silicate) ofpotassium transfer reactions under different
conditions.

sulfur in potassium partitioning behavior are
insignificant, while temperature and oxygencan enhance potassium solubility into liquid
iron alloys. Here, we fit potassium
partitioning coefficient as a function oftemperature and oxygen concentration as showninfigure1.
Potassium
partitioning
coefficient approaches unity when liquid
metal is with oxygen concentration of ～5.5%
at 5000 K, and it can be larger if thetemperature is higher or metal system isoxygen richer. Corresponding to Dk=1,
potassium concentration in the core is ～240 ppm [McDounough and Sun, 1995, CG] andheat generated by 40K is 1 TW, which is about
10% of the total heat flux at the core mantle
boundary [Lay et al., 2008, Nature]. Our
results indicate that there is a strong
possibility for potassium to dissolve into
oxygen bearing metallic core, and provide
energy source for geodynamics including
convection in the Earth’s mantle and outer
core, and formation of magnetic field.
(Zhihua Xiong)❖ Al に富んだ含水 bridgmanite の状態方程式の決定

Calculations performed from 3000 K to 5000
K suggest that temperature is with positiveeffect in potassium incorporation into ironalloys, while results of partitioning
coefficient obtained from 20 GPa to 135 GPa
with constant temperature and composition
reveal that potassium partitioning behavior
has an insignificant pressure dependence.
Besides, the potassium partial density ofstates (pDoS) shows its electronic structure
remains to be alkali metallic at 135 GPa.
Influences of the light elements including
sulfur and oxygen that were proposed to be
responsible for the core density deficits inpotassium partitioning behavior are also
investigated in this study. Potassium
solubility seems unchanged as the sulfur
content of the iron alloys increases. Oxygenis demonstrated to be essential in accounting
for potassium incorporation into liquid metal.
Local structure analysis of potassiumincorporated liquid iron-alloys based onpartial radial distribution function (RDF)
shows that the chemical bond length of K-Opair decreases and potassium coordination
number of oxygen increases as the liquid
metal becomes oxygen richer.
We find that influences of pressure and地球の表面は海に覆われ水の惑星と称されていますが、表面の数倍から数十倍もの水が地球深部に存在している可能性があることが、様々な研究から明らかになってきました。特にマントル遷移層で安定である wadsleyite や ringwoodite には～3wt％もの水を含みうることが分かっています(e.g., Inoue et al., 1995)。近年、ダイヤモン
ドインクルージョン中から～1.5 wt%もの水を含ん だ hydrous ringwoodite が 発 見 さ れ ま し た(Pearson et al., 2014)。また、地震学的観測からも水の存在を示唆する結果が得られています(e.g., Schmandt et al., 2014)。このように少なくともマントル遷移層の一部は含水化しているようです。一方で、下部マントルの水については未だ解らないことが多いです。近年、我々の研究グ
ループは下部マントルの主要鉱物である
bridgmanite に～0.8 wt%もの水を含むことを見出し、その置換様式として Si4+ ⇆ Al3+ + H+を提唱しました。
本研究では、この Al に富んだ含水 bridgmaniteの状態方程式を決定し、下部マントルの含水量について制約を与えることを目的としています。
出発試料は愛媛大学設置のマルチアンビル型高圧 発 生 装 置 に よ り 合 成 し た Al に 富 む 含 水
bridgmanite(MgSi0.95Al0.05H0.05O3, 含 水 量 0.45wt%) を 用 い ま し た 。 実 験 装 置 に は 、 SPring-8
BL04B1 設置の SPEED-Mk.II を用い、第二段目アン
ビルに焼結ダイヤモンドを用いることで 50 GPa
9までの圧力発生を試みました。実験には、本研究で開発を行った放射光 X 線その場観察実験による閉鎖系実験用セルを使用しました。このセルは X
線の吸収が比較的小さい Ag をカプセルに用いることにより、閉鎖系を実現しつつ金属カプセル内からの回折 X 線の取得を可能にしました。得られ
た P-V-T データを Vinet 状態方程式とデバイモデ
ルによって最小二乗法を行うことで各種パラメー
タ（V0: 1 気圧の単位格子体積、KT0: 体積弾性率、
KT0’: 体積弾性率の圧力微分、γ0: グリューナイ
ゼン定数、Θ0: デバイ温度、α: 熱膨張率）を決定しました。
決 定 し た パ ラ メ ー タ を Mg 端 成 分 のbridgmanite(Tange et al., 2012)と比較すると、
V0 と KT0’は Al に富む含水 bridgmanite の方が大きく、KT0 は小さいことが分かりました。また、αは Al に富む含水 bridgmanite の方が大きいことが分かりました。決定したパラメータをもとに
25-60 GPa までのマントル地温勾配における密度とバルク音速を計算しました。密度については、
25 GPa では Al に富む含水 bridgmanite の方が小さいが、～50 GPa で逆転しました。一方、バルク
音 速 は 25-60 GPa の 範 囲 で 、 Al に 富 む 含 水
bridgmanite の方が 2-5%程遅いことが分かりました。しかし、深部になるに従って差は小さくなります。

加えて、下部マントルの含水量について考察を行 い ま し た 。 下 部 マ ント ル を 無 水 ま た は 含 水
bridgmanite と MgO の 2 相と仮定し、断熱体積弾性率を PREM(Dziewonski and Anderson, 1981)と比較しました。このとき、下部マントルの全岩組
成は pyrolite(Si/Mg = 0.7)と仮定しました。その結果、0.2-0.3 wt%の水を含んでいるとき、PREMとの差が小さくなることが明らかになりました。
また、下部マントルの深部ほど多くの水を含んでいる可能性があることも明らかになりました。
（柿澤翔（D2））
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センター機器紹介 No. 31❖ 3000 トンプレスガイドブロック改造

3000 トンプレス“ORANGE-3000”（住友重機械工
業株式会社製）は最高圧力 30 万気圧、温度 3000℃程度までの条件下で超高温高圧実験を行うために、
2003 年 3 月に GRC に導入されました。当初は DIA型（100）押しタイプのガイドブロックを有し、一段目アンビルの先端は 70mm 角、二段目アンビルに一辺 36mm 角の超硬アンビルを使用してきました。
比較的扱いやすい大型装置ということもあり、学部生・大学院生の実験やインターンシップ実験にも使用され、また海外からの利用者や地球科学以外の分野の研究者との学際的研究にも長年活躍してきました。
その後 2009 年に 6000 トンプレス“BOTCHAN6000”が納入され、一辺 52mm, 65mm, 75mm アン
ビルを用い、更に大容量試料の高圧合成が可能になっています。BOTCHAN では TEL 15mm のアンビルを用いて 6.5mm 程度のヒメダイヤの合成を行っていますが、グラファイトからの直接変換には 15 万気圧程度の圧力が必要です。（100）押しタイプガ
イドブロックのプレスでは TEL 15mm のアンビルを使用した場合、3000 トンの荷重をかけても 15
万 気 圧 を 発 生 す る こ とは 出 来 ま せ ん 。 一 方 、BOTCHAN のように圧力発生効率の良い（111）押しタイプのプレスでは 3000 トンの荷重があれば 15万気圧の発生が可能で、同程度サイズのヒメダイ
ヤ合成が可能になります。そこでこの 3 月に 3000
トンプレスの DIA 型（100）押しタイプガイドブロ
ックを（111）押しタイプのガイドブロックに改造する作業を行い、3000 トンプレスでも 52mm 角ア
ンビルを使用した大容量試料合成が可能になりました。
新仕様の 3000 トンプレスは先端 100mm 角の 6
分割柱アンビル（SKH51）の上に先端 70mm 角のア
ンビルトップを設置することで、これまで同様
36mm 角のアンビルが使用可能です。52mm 角アンビ

ル使用時にはアンビルトップを使用せず、直接一段目の 6 分割柱アンビルの上に設置します。DIA型（100）押しタイプではスライディングブロックに電気絶縁材のガラスエポキシ板を使用し、摩擦軽減のグリースを塗る必要がありましたが、その必要がなくなり、作業性も向上しました。6 分割
柱アンビル作成可能サイズの関係で、最大荷重が2800 トンと若干減少しましたが、TEL 15mm で 15万気圧の圧力発生が可能となり、今後これまで同様に 30 万気圧までの相平衡実験、物質合成、溶融実験や超音波測定実験などに加えて、ヒメダイヤやガーネット等の焼結体、中性子利用実験のための大容量試料合成等に活躍が期待されます。
（新名亨）

今年 1 月に SPring-8・BL04B1 に納入されたミック
スド・ドメイン・オシロスコープ（テクトロニクス
製 MDO4104C-D1）は、高温高圧条件下での弾性波
速度測定実験において、超音波エコーのトラベル
タイムの測定に使用されています。本オシロスコープは 1GHz の周波数帯域を持ち、最大 5GHz のサンプリングレートでデータの収集が可能です。現
在、超音波エコー測定では 30～120MHz の sin バー
スト波形の高周波信号を取扱っており、そうした測定に十分な基本性能を有しています。レコード長は
20M ポイントあり、最大クロック数においても、約4ｍs に渡る長時間の波形データを取得できます。これは、26mm 角の超硬アンビルを使用した場合の超音波エコー（S 波）の往復時間（約 22μs）と比較して180 倍以上の長時間であり、高次反射を含めて試料を伝搬する超音波エコー全体を詳細に解析できます。また、SPring-8 での放射光実験では、測定中に実験ハッチ内に人間が立ち入れないため、測定時の遠隔操作の利便性が重要となります。本オ
シロスコープは USB ケーブルまたは LAN 経由で PCと接続し、各種測定条件の設定や測定波形のスクリーンイメージを遠隔地から確認することができます。これにより、実験ハッチ内に測定システムを常時設置することが可能となり、環境ノイズの混入や伝搬減衰の原因となる同軸ケーブルの長さを大幅に短くできます。さらに、高速のデータ転送が可能であることから、今後測定データのリア
ルタイム解析が実現すると期待されます。
（JASRI
研究促進部門 肥後祐司）❖ ミックスド・ドメイン・オシロスコープ❖ PRIUS利用者の声

ーゲットにされ、酸化還元状態を制御した高温高
圧実験がなされてきました。酸化還元状態を制御する理由は、地球深部の還元的条件下において、窒素が NH3 として存在するからです。

私は現在、「地球内部の窒素」に関わる研究を進めています。そして、実験をするにあたって、愛媛大 GRC に設置されているマルチアンビル高圧発生装置 (ORANGE-2000, ORANGE-3000)を使用させていただいています。
これまで、CI コンドライトに対する地球全体の窒素の量比は、他の元素 (例えば炭素) に比べて、オー
ダーレベルで小さいこ と が 分 か っ て い ま す (e.g.
Marty, 2012)。したがって、地球内部に窒素の貯蔵庫があるのではないかと考えられています。今までの地球内部における窒素の貯蔵庫の研究は、
上部マントル (Li et al., 2013：Enstatite に最大約 80 ppm の窒素が含まれる)、下部マントル(Yoshioka et al., 2016, Goldschmidt ：Bridgmanite に約 20 ppm の窒素が含まれる)がタ
11

本研究では今後、Yoshioka et al. (2016)と同様、下部マントルに窒素の貯蔵庫があると考え、
Bridgmanite と柿澤翔さんと井上徹教授が精力的に 取 り 組 ま れ て い る Al bearing hydrous
bridgmanite への窒素の取り込み様式を、比較検討する予定です。
実は、このような研究を進めるにあたり、
ORANGE-2000 を安全使用できるギリギリの荷重(16 MN)で実験していたこともあり、失敗が続いていました。しかし、GRC の井上先生、新名先生、柿澤さん、野田さん、徐さんにご丁寧にご指導いた
だいたお陰で、先日ようやく酸化還元状態を制御しつつ、高温高圧 (27 GPa, 1700℃)を実験的に再現することができました。お忙しい中、ご指導くださった先生方には、心から感謝しています。
また GRC 滞在中には、実験だけでなく、GRC の研究者や学生の方々に大変お世話になっております。
今年の PRIUS 成果報告会の後では、たくさんの有
益な助言をいただく機会や、議論する機会があり、大変刺激的な時間を過ごさせていただきました。
今後も引き続き、お世話になりますが、ご指導のほど何卒よろしくお願いいたします。
（東京大学
地殻化学実験施設 M2 福山鴻）

す。今後は、珪酸質の骨格を持つ他の生物について同様の分析を行うと共に、これまでに得られた成果をまとめた学術論文を執筆・投稿する予定です。

地質学と海洋生物学という学術領域を超えた研究ができるのもPRIUSの魅力であり、このような共同研究ができるのは受け入れて下さった愛媛大学の先生方とスタッフの皆さまのお蔭でございます。これからさらに研究を進めて知見を増やし、成果を発表することで恩返しをしてゆきたいと考
えております。今後ともどうぞよろしくお願い申し上げます。(国立科学博物館 (学振特別研究員)仲村康秀）❖ PRIUS 利用者の声
編集後記：Y.M.さんのおめでたに伴い、今回からM.Y.さんに編集にあたっていただきます。ちょっとややこしいですが…（T.I., Y.M., M.Y.）。

私たちのグループは、海洋に生息する単細胞動物プランクトンの骨格構造と化学組成を解明するために PRIUS を利用させて頂きました。放散虫類
やフェオダリア類などの殻をもつ大型単細胞動物
プランクトンは、水産資源の餌や海洋の物質循環に大きな影響を与える重要な生物です。彼らは珪酸質 (主成分は SiO2) の骨格を持つことが知られておりますが、詳細な構造や成分については未解
明の部分が多かったため、GRC が所有する最先端の機器を用いて微細構造と化学組成の分析を行いました。
まず集束イオンビーム加工装置とウルトラミク
ロトームそれぞれを用いてプランクトンの骨格から厚さ 70–200 nm の超薄切片を作製し、それらを
FE-TEM で詳細に観察しました。次に、各切片に対して EDS 分析を行い、元素組成と各元素の分布を調べました。結果として、放散虫類の骨格には間隙がなく元素組成が比較的均一であるのに対し、フェオダリア類の骨格には層構造や間隙が存在し元素組成は部位によって異なることが明らかになりました。放散虫類とフェオダリア類の骨格は非常に類似しているのですが、近年の分子生物学的研究により両グループは系統的に遠いことが明らかとなっています。これは、同様の環境に適応するために起源の異なる生物が似たような形に進化する「収斂」の一例である可能性があり、「一見すると似ている生き物だが、実は体の構造や化学成分が異なる」という本研究の成果は、収斂のような生物の進化を考える上で重要な知見だと言えま12