学位
-
理学修士 （ 千葉大学 ）
-
理学博士 （ 東京大学 ）
研究キーワード
-
実験岩石学
-
岩石学
-
地質学
研究分野
-
自然科学一般 / 固体地球科学
学歴
-
東京大学 Graduate School of Science Geology
1988年4月 - 1991年3月
国名： 日本国
-
千葉大学 Graduate School of Science Earth Science
1986年4月 - 1988年3月
国名： 日本国
-
千葉大学 Faculty of Science Earth Science
1982年4月 - 1986年3月
経歴
-
カーネギー研究機構, 地球物理学研究所 客員研究員
2009年1月 - 2009年4月
-
岡山大学 惑星物質研究所 准教授
2005年 - 現在
-
ハノーファー大学 鉱物学教室 アレクサンダー・フォン・フンボルト財団奨学研究員
2001年12月 - 2003年2月
-
岡山大学 固体地球研究センター 助教授
1998年 - 2004年
-
岡山大学 固体地球研究センター 助手
1993年10月 - 1998年9月
-
東京大学 地震研究所 日本学術振興会 特別研究員 (PD)
1992年4月 - 1993年9月
-
学習院女子短期大学 非常勤講師 (地球科学)
1992年4月 - 1993年9月
所属学協会
-
日本高圧力学会
2006年 - 現在
-
アメリカ地球物理学連合
1991年 - 現在
-
日本火山学会
1986年 - 現在
-
日本地質学会
1985年 - 現在
委員歴
-
日本火山学会 「火山」編集委員
2010年 - 2014年
団体区分：学協会
-
日本地質学会 "The Island Arc" 編集委員
1998年 - 2003年
団体区分：学協会
-
日本火山学会 「火山」編集委員
1994年 - 1995年
団体区分：学協会
論文
-
Hydrogen incorporation mechanism in the lower-mantle bridgmanite
Narangoo Purevjav, Naotaka Tomioka, Shigeru Yamashita, Keiji Shinoda, Sachio Kobayashi, Kenji Shimizu, Motoo Ito, Suyu Fu, Jesse Gu, Christina Hoffmann, Jung-Fu Lin, Takuo Okuchi
American Mineralogist 2023年9月
-
Modification for the matrix effect in SIMS-derived water contents of silicate glasses
Kenji Shimizu, Takayuki Ushikubo, Takeshi Kuritani, Naoto Hirano, Shigeru Yamashita
GEOCHEMICAL JOURNAL 56 ( 6 ) 223 - 230 2022年
-
Nonlinear effects of hydration on high-pressure sound velocities of rhyolitic glasses 査読
Jesse T. Gu, Suyu Fu, James E. Gardner, Shigeru Yamashita, Takuo Okuchi, Jung-Fu Lin
American Mineralogist 106 ( 7 ) 1143 - 1152 2021年7月
-
Precometary organic matter: A hidden reservoir of water inside the snow line 査読
Hideyuki Nakano, Naoki Hirakawa, Yasuhiro Matsubara, Shigeru Yamashita, Takuo Okuchi, Kenta Asahina, Ryo Tanaka, Noriyuki Suzuki, Hiroshi Naraoka, Yoshinori Takano, Shogo Tachibana, Tetsuya Hama, Yasuhiro Oba, Yuki Kimura, Naoki Watanabe, Akira Kouchi
Scientific Reports 10 ( 1 ) 2020年12月
-
Magma generation conditions at the Akita-Komagatake volcano, Northeast Japan arc: Implications of across-arc variations in mantle melting parameters 査読
Kuritani, T, Kanai, C, Yamashita, S, Nakagawa, M
Lithos 348-349 105197 - 105197 2019年12月
-
Evolution, hydrothermal assimilation, and ascent of magma inferred from volatile contents in MORB glasses: An example from thick lava pile at IODP Site 1256 査読
Takashi Sano, Shigeru Yamashita
Lithos 346-347 105143 - 105143 2019年11月
-
Nak Kyu Kim, Minoru Kusakabe, Changkun Park, Jong Ik Lee, Keisuke Nagao, Yuma Enokido, Shigeru Yamashita, Sun Young Park
Rapid Communications in Mass Spectrometry 33 ( 7 ) 641 - 649 2019年4月
-
In situ spectroscopic study of water speciation in the depolymerized Na2Si2O5 melt 査読
Nadezda Chertkova, Shigeru Yamashita
Chemical Geology 409 149 - 156 2015年8月
-
Nadezda Chertkova, Shigeru Yamashita, Eiji Ito, Akira Shimojuku
Mineralogical Magazine 78 ( 7 ) 1677 - 1685 2014年12月
-
Bjorn O. Mysen, Shigeru Yamashita
Geochimica et Cosmochimica Acta 74 ( 15 ) 4577 - 4588 2010年8月
-
Nominally hydrous magmatism on the Moon 査読
F. M. McCubbin, A. Steele, E. H. Hauri, H. Nekvasil, S. Yamashita, R. J. Hemley
Proceedings of the National Academy of Sciences 107 ( 25 ) 11223 - 11228 2010年6月
-
Strength contrast between plagioclase and olivine at water-rich Moho depths 査読
Shintaro AZUMA, Ikuo KATAYAMA, Ken-ichi HIRAUCHI, Shigeru YAMASHITA
Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 105 ( 5 ) 286 - 290 2010年
-
Electrical conductivity of wadsleyite as a function of temperature and water content 査読
M.A.G.M. Manthilake, Takuya Matsuzaki, Takashi Yoshino, Shigeru Yamashita, Eiji Ito, Tomoo Katsura
Physics of the Earth and Planetary Interiors 174 ( 1-4 ) 10 - 18 2009年5月
-
Solubility and solution mechanisms of NOH volatiles in silicate melts at high pressure and temperature - amine groups and hydrogen fugacity 査読
B. O. Mysen, S. Yamashita, N. Chertkova
American Mineralogist 93 ( 11-12 ) 1760 - 1770 2008年11月
-
Water speciation in sodium silicate glasses based on NIR and NMR spectroscopy 査読
Shigeru Yamashita, Harald Behrens, Burkhard C. Schmidt, Ray Dupree
Chemical Geology 256 ( 3-4 ) 231 - 241 2008年11月
-
Water speciation in hydrous sodium tetrasilicate and hexasilicate melts: Constraint from high temperature NIR spectroscopy 査読
Harald Behrens, Shigeru Yamashita
Chemical Geology 256 ( 3-4 ) 306 - 315 2008年11月
-
阿蘇カルデラ西部に分布する栃ノ木溶岩中にみられる組成不均質とその成因 査読
三好雅也, 長谷中利昭, 森康, 山下茂
岩石鉱物科学 36 ( 1 ) 15 - 29 2007年
-
Hydrous olivine unable to account for conductivity anomaly at the top of the asthenosphere 査読
Takashi Yoshino, Takuya Matsuzaki, Shigeru Yamashita, Tomoo Katsura
Nature 443 ( 7114 ) 973 - 976 2006年10月
-
Koshi Nishimura, Tatsuhiko Kawamoto, Tetsuo Kobayashi, Takeshi Sugimoto, Shigeru Yamashita
Bulletin of Volcanology 67 ( 7 ) 648 - 662 2005年8月
-
Takashi Sano, Shigeru Yamashita
Geological Society, London, Special Publications 229 ( 1 ) 185 - 218 2004年
-
Mid infrared throughput with 5 um aperture for H2O determination of an andesitic glass: Comparison of synchrotron radiation source at SPring-8 with conventional light sources. 査読
Tatsuhiko Kawamoto, Hiroyuki Kagi, Shigeru Yamashita, Tomoko Handa, Kyoko Matsukage, Yuka Ikemoto, Taro Moriwaki, Hiroaki Kimura
GEOCHEMICAL JOURNAL 37 ( 2 ) 253 - 259 2003年
-
Experimental Study of the Effect of Temperature on Water Solubility in Natural Rhyolite Melt to 100 MPa 査読
S. Yamashita
Journal of Petrology 40 ( 10 ) 1497 - 1507 1999年10月
-
大胡佳恵, 山下茂
火山 44 ( 5 ) 251 - 254 1999年
-
Infrared spectroscopy of hydrous glasses of arc magma compositions. 査読
Shigeru Yamashita, Toshihiro Kitamura, Minoru Kusakabe
GEOCHEMICAL JOURNAL 31 ( 3 ) 169 - 174 1997年
-
Temporal variation in primary magma compositions in the northeast Japan Arc 査読
Shigeru Yamashita, Yoshiyljki Tatsumi, Susumu Nohda
The Island Arc 5 ( 3 ) 276 - 288 1996年9月
-
Thermal and geochemical evolution of the mantle wedge in the northeast Japan arc: 2. Contribution from geochemistry 査読
Shigeru Yamashita, Yoshiyuki Tatsumi
Journal of Geophysical Research: Solid Earth 99 ( B11 ) 22285 - 22293 1994年11月
-
Thermal and geochemical evolution of the mantle wedge in the northeast Japan arc: 1. Contribution from experimental petrology 査読
Yoshiyuki Tatsumi, Yoshitsugu Furukawa, Shigeru Yamashita
Journal of Geophysical Research: Solid Earth 99 ( B11 ) 22275 - 22283 1994年11月
-
Experimental petrology of basement basaltic rocks from ODP Leg127/128 Sites 794 and 797, Japan Sea 査読
Yamashita, S, Fujii, T
Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results 127/128 ( Pt.2 ) 891 - 898 1992年
-
40Ar-39Ar analyses of volcanic rocks recovered from the Japan Sea floor by Leg127/128: constraint on the formation age of the Japan Sea 査読
Kaneoka, I, Takigami, Y, Takaoka, N, Yamashita, S, Tamaki, K
Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results 127/128 ( Pt.2 ) 819 - 836 1992年
-
Geochemistry of Leg127 basalts: implication for the evolutionary history of the Japan Sea backarc basin 査読
Nohda, S, Tatsumi, Y, Yamashita, S, Fujii, T
Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results 127/128 ( Pt.2 ) 899 - 904 1992年
-
Origin of felsic magmas at Meiyo-Daini seamount in Yamato backarc basin, Japan Sea 査読
山下茂
火山 36 ( 4 ) 431 - 441 1991年
MISC
-
珪酸塩ガラス中の水の顕微赤外分光分析〜マグマ研究への応用 招待
山下茂
Jasco Report 41 ( 2 ) 15 - 18 1999年
-
ODP Leg127 日本海の基盤掘削：日本海の拡大にともなう玄武岩マグマ活動とウェッジマントル物質の運搬 招待
山下茂
地球 6 229 - 232 1992年
-
大和海盆の海山に産出する火山岩類の岩石学的特徴 招待
山下茂
海洋科学 20 664 - 669 1988年
講演・口頭発表等
-
Pressure insensitive speciation of water in albitic melts determined in-situ at high pressures and high temperatures 招待
Shigeru Yamashita
Bjorn Mysen’s Retirement Symposium 2023年11月3日
-
花崗岩の非平衡溶融に伴うアルカリ長石の組織・組成変化
川畑 博, 山下 茂
日本鉱物科学会2023年年会 2023年
-
Pressure dependence of water speciation in albitic melts determined in-situ at high pressures and high temperatures 国際会議
山下茂
日本地球惑星科学連合2022年大会 2022年5月31日 日本地球惑星科学連合
-
Pressure dependence of water speciation in albitic melts determined in-situ at high pressures and high temperatures
Shigeru Yamashita
日本地球惑星科学連合2022年大会 2022年5月31日
-
Organic compounds as fluid sources in the DAC experiments involving volatiles 国際会議
Nadezda Chertkova, Tadashi Kondo, Shigeru Yamashita
日本地球惑星科学連合2022年大会 2022年5月29日 日本地球惑星科学連合
-
Organic compounds as fluid sources in the DAC experiments involving volatiles
Nadezda Chertokova, Takashi Kondo, Shigeru Yamashita
日本地球惑星科学連合2022年大会 2022年5月29日
-
Hydrothermal ammoniation of chondrites: Implications for Ceres
Izawa, M.R.M, Koutoula, E, Stancu, M.-N, Yamashita, S, Okuchi, T, Cloutis, E. A, Jephcoat, A. P, Reddy, V
52nd Lunar and Planetary Science Conference 2021年3月
-
Verification and correction of matrix effect on water concentration of volcanic glasses by SIMS
Shimizu, K, Ushikubo, T, Kuritani, T, Hirano, N, Yamashita, S
Goldschmidt Virtual 2020 2020年6月24日
-
Anomalous elasticity of dry and hydrous rhyolitic glasses up to 3 GPa
Jesse Gu, Suyu Fu, James E. Gardner, Shigeru Yamashita, Takuo Okuchi, Jung-Fu Lin
American Geophysical Union 2019 Fall Meeting 2019年12月12日
-
揮発性元素から推測した中央海嶺玄武岩マグマの分化と上昇過程
佐野貴司, 山下茂
日本火山学会2019年度秋季大会 2019年9月26日
-
Experimental study of the effect of composition on water solubility in natural silicate melts
Shigeru Yamashita
日本地球惑星科学連合2019年大会 2019年5月
-
Experimental modeling of eclogite and C-O-H fluid interaction in the subduction zones
Nadezda Chertkova, Shigeru Yamashita, Hiroaki Ohfuji, Tetsuo Irifune, Hirokazu Kadobayashi, Yoshitaka Yamamoto
日本地球惑星科学連合2019年大会 2019年5月
-
Electrical Conductivity Measurement of rhyolite and andesite glasses
Haraguchi, Y, Yoshino, T, Yamashita, S, Nakamoto, M, Suzuki, M, Fuji-ta, K, Tanaka, T
Joint Symposium of Misasa 2019 and CMC 2019年3月21日
-
Probing basalt–5.75H2O–CH4 system by in situ vibrational spectroscopy
Chertkova, N, Yamashita, S, Ohfuji, H, Irifune, T, Kadobayashi, H, Yamamoto, Y
Joint Symposium of Misasa 2019 and CMC 2019年3月20日
-
In situ vibrational spectroscopy of the dehydration of talc in the system MgO-SiO2-H2O
Shigeru Yamashita
Joint Symposium of Misasa 2019 and CMC 2019年3月19日
-
Dehydration kinetics of talc in the system MgO-SiO2-H2O probed in-situ by vibrational spectroscopy at high pressure and hight temperature
Shigeru Yamashita
日本地球惑星科学連合2018年大会 2018年5月20日
-
Determination of water content of natural talc: application to a recipe for hydrogen manometry
Shigeru Yamashita
JpGU-AGU joint meeting 2017 2017年5月22日
-
The effect of magma density, assimilation, and eruption location on volatile and halogen contents in MORB glasses: an example from IODP site 1256
Takashi Sano, Shigeru Yamashita
日本地球惑星科学連合2016年大会 2016年5月
-
Solution mechanism of water in depolymerized silicate melts
Nadezda Chertkova, Shigeru Yamashita
日本地球惑星科学連合2014年大会 2014年5月
-
Determination of water speciation in hydrous Na2Si2O5 melt at high temperature and high pressure
Nadezda Chertkova, Shigeru Yamashita
国際火山学地球内部化学協会2013年学術総会 2013年7月
-
新燃岳 2011 年噴火のデイサイトメルトへの水の溶解度
山下茂, Chertkova, N
日本地球惑星科学連合2013年大会 2013年5月
-
Speciation of N-O-H volatiles in coexisting fluids and silicate melts determined in-situ at high pressures and high temperatures under reducing conditions
Yamashita, S, Mysen, B.O
Joint Symposium of Misasa-2012 and Geofluid-2 2012年3月
-
Synthesis of 13C diamond pressure marker for in-situ experiment
Chertkova, N, Yamashita, S, Ito, E, Shimojuku, A
Joint Symposium of Misasa-2012 and Geofluid-2 2012年3月
-
Optical pressure sensors for DAC experiment: application in high-pressure studies
Chertkova, N, Yamashita, S
日本地球惑星科学連合2011年大会 2011年5月
-
炭素13ダイヤモンドの高温高圧その場ラマン観察：圧力センサーへの応用
山下茂, Mysen, B.O
日本地球惑星科学連合2011年大会 2011年5月
-
Speciation and solubility behaviors of C-O-H-N volatiles in coexisting melts and fluids at high pressure and temperature with controlled hydrogen fugacity. 招待
Mysen, B.O, Fogel, M, Yamashita, S
2010 Western Pacific Geophysics Meeting 2010年6月
-
Speciation of N-O-H Volatiles in Coexisting Fluids and Silicate Melts Determined In-situ at High Pressures and High Temperatures Under Reducing Conditions. 招待
Yamashita, S, Mysen, B.O
2010 Western Pacific Geophysics Meeting 2010年6月
-
Speciation and solubility of reduced C-O-H fluids in coexisting fluids and silicate melts determined in-situ to 1.45 GPa and 800˚C.
Mysen, B.O, Yamashita, S, Fogel, M
Goldschmidt Conference 2010 2010年6月
-
Structure and Properties of Silicate-Saturated Fluids in the System Na2O-Al2O3-SiO2-H2O Determined in situ at High Temperature and Pressure.
Mysen, B.O, Yamashita, S
Goldschmidt Conference 2010 2010年6月
-
流体とケイ酸塩メルトの間のN-O-H化学種平衡 -還元的条件における高温高圧その場観察-
Yamashita, S, Mysen, B.O
日本地球惑星科学連合2010年大会 2010年5月
-
From N2 to NHx groups in silicate melts governed by fH2 at high pressure and temperature.
Mysen, B.O, Yamashita, S, Chertkova, N
Goldschmidt Conference 2008 2008年6月
-
In situ observation of liquids at high temperature and high pressure.
Yamashita, S, Kanzaki, M, Mysen, B. O
International Symposium MISASA-3, Origin, Evolution and Dynamics of the Earth 2008年3月
-
Water speciation in silicate glasses and melts - an overview.
Behrens, H, Yamashita, S, Schmidt, B
8th SILICATE MELT WORKSHOP 2007年10月
-
Evidence for dry mantle transition zone from the electrical conductivity wadsleyite
M. A. G. M. Manthilake, T. Matsuzaki, T. Yoshino, S. Yamashita, E. Ito, T. Katsura
GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 2007年8月 PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD
-
ワズレアイトの電気伝導度
Geeth, M, 芳野極, 松崎琢也, 山下茂, 伊藤英司, 桂智男
日本地球惑星科学連合2007年大会 2007年5月24日
-
In situ observation of silicate speciation in liquids in the system K2Si4O9-H2O at high temperature and high pressure.
Yamashita, S, Kanzaki, M, Mysen, B. O
日本地球惑星科学連合2007年大会 2007年5月22日
-
Energetic property of magma degassing: a thermodynamic model.
Yamashita, S
International Seminar AASPP-Misasa, Magmatic gases, their trip from the mantle to the surface of the Earth. 2006年2月27日
-
Composition dependence of molar absorption coefficient of mid-infrared water species band.
Yamashita, S
Misasa International Symposium MISASA-2, The Evolution of Early Stage of Earth and Solar System. 2006年2月
-
流紋岩メルトへの水の溶解反応の潜熱
山下茂
地球惑星関連学会2005年合同大会 2005年5月
-
Melting experiments with the control of oxygen fugacity under dry conditions at high pressure: implication for evolution of magmas on the Ontong Java Plateau.
Sano, T, Yamashita, S
International Symposium MISASA "Origin, Evolution and Dynamics of the Earth - Present & Future Research - " 2004年3月
-
Heat of water dissolution in rhyolite melt.
Yamashita, S
International Symposium MISASA "Origin, evolution and dynamics of the Earth - Present & Future Research" 2004年3月
-
Water speciation in sodium silicate melts: Constraints from high temperature IR spectroscopy.
Yamashita, S, Behrens, H, Holtz, F
13th Goldschimdt Conference 2003年9月
-
岩石溶融実験による超巨大玄武岩火山（オントンジャワ海台）のマグマ分化作用の研究
佐野貴司, 山下茂
日本火山学会2002年秋季大会 2002年10月
-
Water speciation in basaltic melts determined by high-temperature infrared spectroscopy
Yamashita, S
International symposium on experimental mineralogy, petrology and geochemistry 2002年3月
-
Water speciation in basaltic melts: Constraints from water solubility measurements.
Yamashita, S
International Symposium Transport of Materials in the Dynamic Earth 2001年10月
-
Heat of solution of water in rhyolite melt: Constraints from water solubility measurements.
Yamashita, S
American Geophysical Union Spring Meeting 2000 2000年6月
-
Experimental study of the effect of temperature on water solubility in rhyolite melt.
Yamashita, S
ALFRED-WEGENER CONFERENCE, Processes and Censequences of Deep Subduction 1999年9月
-
流紋岩メルトへの水の溶解度の温度依存性
山下茂
地球惑星科学関連学会1998年合同大会 1998年5月
-
Experimental determination of water solubility in rhyolite melt at low pressures and 850 to 1200℃
Yamashita, S
American Geophysical Union Fall Meeting 1997 1997年12月
-
Production of arc basalt magmas: an insight from temporal change in major element compositions of the NE Japan arc basalts
Yamashita, S
Misasa Seminar on Evolutionary Processes of Earth and Planetary Materials 1996年6月
-
顕微赤外分光分析による玄武岩ガラス中の水の定量
山下茂, 北村俊博, 日下部実
地球惑星科学関連学会1996年合同大会 1996年3月
-
比較的低い圧力領域における玄武岩メルトへの水の溶解度
山下茂
地球惑星科学関連学会1996年合同大会 1996年3月
-
Spatial variation in magmatic processes at the Rodriguez triple junction in the Indian Ocean
Yamashita, S, Fujii, T, Hirose, K
American Geophysical Union Fall Meeting 1994 1994年12月
-
インド洋ロドリゲス三重点周辺の海嶺軸における玄武岩高密度サンプリング
藤井敏嗣, 山下茂, 石井輝明, 田結床良昭, Langmuir, C.H, 中田節也, 松本哲志, 原田靖, 高橋成実, 広瀬敬
地球惑星科学関連学会1994年合同大会 1994年3月
-
富士山1707年噴出物の含水量と水素同位体比からみたマグマの脱ガス過程、地球惑星科学関連学会合同大会
北村俊博, 日下部実, 山下茂, 佐藤博明
地球惑星科学関連学会1994年合同大会 1994年3月
-
Geochemical evolution of mantle wedge during Japan Sea opening I: Contribution from isotope geochemistry
Nohda, S, Tatsumi, Y. Yamashita, S, Fujii, T
American Geophysical Union Fall Meeting 1991 1991年12月
-
Geochemical evolution of mantle wedge during Japan Sea opening II: Contribution from experimental petrology
Yamashita, S, Fujii, T, Tatsumi, Y, Nohda, S
American Geophysical Union Fall Meeting 1991 1991年12月
-
Constraints on the formation period of the Japan Sea based on 40Ar-39Ar ages of ODP Leg127/128 samples
Kaneoka, I, Takigami, Y, Takaoka, N, Yamashita, S, Tamaki, K
地球惑星科学関連学会1991年合同大会 1991年4月
-
本海より掘削された玄武岩試料のSr、Nd同位体比—日本海の形成とマントルの進化
能田成, 巽好幸, 山下茂, 藤井敏嗣
球惑星科学関連学会1991年合同大会 1991年4月
-
ODP Leg127で掘削された日本海の音響基盤を構成する玄武岩類〜記載岩石学的特徴
山下茂, Allan, J., Stewart, K., Thy, P., Leg 127 shipboard scientific party
地球惑星科学関連学会1990年合同大会 1990年4月
-
ODP Leg127で掘削された日本海の音響基盤を構成する玄武岩類〜初生高アルミナ玄武岩質マグマの存在？
山下茂, Leg 127 shipboard scientific party
地球惑星科学関連学会1990年合同大会 1990年4月
-
日本海・大和海盆の中期中新世火成活動—大和海盆の下には何があるか？
山下茂
日本火山学会1989年春季大会 1989年4月
-
背弧海盆拡大時における火成活動（予察）—日本海・大和海盆の例—
山下茂
日本火山学会1988年秋季大会 1988年11月
-
大和海山列の中新世火山岩類の岩石学
山下茂
日本火山学会1988年春季大会 1988年7月
共同研究・競争的資金等の研究
-
安山岩マグマへの水の溶解度の実験的研究
研究課題/領域番号：20K04130 2020年04月 - 2023年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C)
山下 茂
担当区分：研究代表者
配分額：3510000円 （ 直接経費：2700000円 、 間接経費：810000円 ）
マグマにどのくらいの水が溶け込めるのか（溶解度）についての実験データが玄武岩や流紋岩といった極端な組成のマグマに偏っており、中間的な組成である安山岩マグマの実験データがほとんどないことに問題意識を持ち、そのデータギャップを埋めるべくこの研究を始めた。マグマへの水の溶解度はマグマの浮力や過剰圧といった噴火に関わる過程を考える上で必須のパラメータであり、本邦のようなプレート沈み込み帯の火山弧で大量に噴出している安山岩マグマのデータ拡充は社会的意義が大きい。
前年度までの溶解度実験で、安山岩マグマへの水の溶解度は同じ圧力温度条件の流紋岩マグマに対して10~20%（相対）程度大きいことが明らかになった。令和3年度は、この溶解度の違いが生じる原因について手がかりを得るために、マグマ中の水の溶解種間平衡（マグマに溶け込んだ水の一部がマグマの構造を作っている酸素と反応して水酸基になる）を安山岩マグマと流紋岩マグマのあいだで比較した。マグマの構造緩和理論に基づけば、この溶解種間平衡は急冷時のガラス転移温度で凍結されるとみなすことができる。そこで、既存のマグマ粘性率モデルを利用して、装置固有の急冷速度10°C/secオーダーに対応するガラス転移温度をそれぞれの急冷ガラスについて求め、安山岩マグマと流紋岩マグマそれぞれについて水の溶解種間平衡を温度の関数として整理した。その結果、安山岩マグマ中の水の溶解種間平衡の平衡定数は、同じ温度条件の流紋岩マグマと測定誤差の範囲内で一致することが明らかになった。このことは、溶解度の違いが溶解種間平衡ではなく、マグマと水のあいだの不均一系平衡に駆動されていることを示唆している。平行して、前年度までの実験よりも還元的な状態で溶解度実験を行い、天然の安山岩マグマに普遍的な酸化還元状態の範囲では、マグマの酸化還元状態は水の溶解度に影響しないことも確かめた。 -
研究課題/領域番号：17K05707 2017年04月 - 2020年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C)
山下 茂
担当区分：研究代表者
配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）
高温高圧その場分光観察により、含水マグマの圧力、温度、H2O分子として溶け込んでいる水の濃度、OH基として溶け込んでいる水の濃度を、上部マントルの圧力条件で同時かつ独立に測定した。圧力が変化してもH2O分子とOH基の量比が変わらないことから、マグマに溶け込んでいる水の体積は溶け込むかたちによらないことを見いだした。
-
パルス中性子回折による高品質含水マントル深部鉱物単結晶の水素配置解析
研究課題/領域番号：26287135 2014年04月 - 2017年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
奥地 拓生, 富岡 尚敬, 山下 茂, 栗林 貴弘
配分額：15080000円 （ 直接経費：11600000円 、 間接経費：3480000円 ）
地球深部マントルに存在する含水ワズレアイトと含水リングウッダイトの結晶構造中のどの場所にどれだけの量の水素が存在するのかを、高強度パルス中性子線を用いた単結晶回折法によって直接かつ精密に解析した。目的の達成のために、物理的・化学的に均質なマントル深部含水鉱物の単結晶を、高温高圧条件の下で1 mm程度の大きさまで成長させる技術を新たに確立した。得られた結晶の品質評価の手順も確立して、中性子回折の応用に最適な結晶を選び、従来よりもはるかに高い空間分解能の解析を実現した。
-
顕微FTIR反射分光法の応用と高度化：含水量データ10倍増計画
2014年04月 - 2015年03月
東京大学地震研究所 特定共同研究(B)
安田敦、山下茂ほか
担当区分：研究分担者
-
研究課題/領域番号：24540514 2012年04月 - 2015年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C)
山下 茂, CHERTKOVA Nadezda
担当区分：研究代表者
配分額：4940000円 （ 直接経費：3800000円 、 間接経費：1140000円 ）
高温高圧のマグマ物性を「その場で」観察するツールとしてダイヤモンドアンビルセルがあるが、ダイヤモンドよりも高温でアンビルに利用できる可能性のある材料としてモアッサナイトの導入を試みた。上部マントルに相当する高温高圧条件下で酸化還元状態を制御してモアッサナイトアンビルの性能評価を行ったが、ダイヤモンドアンビルに比べて有利な点は認められなかった。この結果をふまえ、ダイヤモンドアンビルで上部マントルマグマのアナログ物質の水の溶解種平衡を決定する展開を行った。
-
ダイヤモンドアンビルセルＮＭＲによる地球惑星内部の水素系物質の高圧その場観察
研究課題/領域番号：23340161 2011年04月 - 2015年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
奥地 拓生, 芳野 極, 佐々木 重雄, 山下 茂
配分額：18200000円 （ 直接経費：14000000円 、 間接経費：4200000円 ）
太陽系の惑星や衛星内部の鉱物や氷物質に含まれる水素の化学結合状態と拡散ダイナミクスを、高圧その場条件で観測した。水素は拡散が最も速い元素であり、また水素結合をつくることから、その挙動が特異的である。この水素の挙動の問題に対して新たな研究成果を提出した。代表的な成果としては、水素ハイドレートと水素流体のＮＭＲによるダイナミクス、ブルーサイトの中性子回折による結晶構造と高温アニーリングによる水素拡散、およびメタンハイドレートの中性子回折を、いずれも高圧その場条件で観測した。
-
研究課題/領域番号：21340161 2009年04月 - 2012年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
山下 茂, 神崎 正美
担当区分：研究代表者
配分額：17810000円 （ 直接経費：13700000円 、 間接経費：4110000円 ）
マグマ(ケイ酸塩メルト)と揮発性成分流体(水、水素、酸素、窒素)の反応を、ダイヤモンドアンビル・セルを用いた高温高圧その場分光観察により調べた。分光システムに独自の改造を施し、高温高圧下(「その場」)にある微小試料の赤外分光/ラマン分光を同時に行うことを可能にした。あわせて、炭素13同位体ダイヤモンド・ラマン圧力マーカーを実用化した。これらにより、マグマ.揮発性成分流体系の高温高圧「その場」分光観察研究の新たな展開を行った。
-
In situ observation of silicate melts and fluids at high temperature and high pressure
2009年01月 - 2009年04月
Visiting Scientist
山下茂, Bjorn Mysen
担当区分：研究代表者
平成21年1月8日〜平成21年4月8日のあいだ，米国カーネギー研究機構地球物理学研究所（Geophysical Laboratory, Carnegie Institution of Washington）にvisiting scientistとして滞在し， 同研究所のBjorn Mysenとともに実験／研究を行った．特に，初期地球に相当する酸化還元状態におけるN-O-H流体のケイ酸塩メルトへの溶解反応を，高温高圧その場分光観察によってはじめて直接に明らかにすることができた．これは，マグマオーシャンからの脱ガスと初期地球大気の形成，さらには有機物の前駆物質の生成を考えるうえで重要な成果である．
-
マグマ再現実験における酸化還元状態制御法の検討（その2）
2008年04月 - 2009年03月
東京大学地震研究所 一般共同研究
山下茂
-
マグマ再現実験における酸化還元状態制御法の検討
2007年04月 - 2008年03月
東京大学地震研究所 一般共同研究
山下茂
-
ケイ酸塩ガラス中の溶存水種の顕微赤外分光分析法の確立
2005年04月 - 2006年03月
東京大学地震研究所 一般共同研究
山下茂
-
超高圧高温下での水流体の状態方程式の決定
研究課題/領域番号：17654104 2005年 - 2006年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽研究
桂 智男, 福井 宏之, 山下 茂
配分額：3300000円 （ 直接経費：3300000円 ）
本年度も、水流体を高温高圧下で等体積におくため、テーパー付きサファイヤシリンダー中に水流体を封じることを試みた。昨年度は、全長6.00mmで、両端に長さ3.50mm、入り口2.0mm内部1.0mmのテーパー部をつくったサファイヤシリンダーに水流体を封じた0.9Φの白金カプセルをサファイヤカプセルに入れて、X線その場観察を行った。しかしこの場合、水流体の膨張により白金カプセルが破れ、水流体を封じることが出来なかった。本年度は、カプセルをサファイヤと白金の二重構造にすることを止めた。即ち、直径4.0mm・長さ3.1mm・擂り鉢開口径2.5mm・試料部長1.0mm、試料部系1.0mmのサファイヤシリンダーを作成し、それに適合するサイズのモリブデンのふたを作成し、そこに水流体を封じることを試みた。モリブデンのふたとサファイヤシリンダーの間には、厚さ50ミクロンの金箔を敷いて、水流体をシールした。このシールはX線その場観察実験において圧力測定にも用いられる。この試料を高圧セル(1辺25mmのMgO八面耐圧力媒体・グラファイトヒーター・窒化硼素サンプル容器・クロメルアルメル熱電対)中に入れ、高圧X線その場観察実験を行った。荷重100トンで0.64GPaまで加圧し、500Kまで加熱し、冷却した。水流体が封じられていれば、加熱によって圧力が上昇し、冷却によってもとの圧力に戻るはずであるが、加熱しても圧力は上昇せず、冷却すると圧力はゼロ付近になった。実験後、試料部を観察すると水流体は存在していなかった。このように、本研究では水流体を高温高圧下で等体積中に封じることは出来なかった。
-
Thermodynamic properties of water in silicate melts
2001年12月 - 2003年02月
アレクサンダー・フォン・フンボルト財団 アレクサンダー・フォン・フンボルト財団奨学研究員
山下茂
-
地球内部構成物の電気伝導度測定
研究課題/領域番号：13440164 2001年 - 2003年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
桂 智男, 山下 茂, 米田 明, 伊藤 英司, 浦川 啓
配分額：15000000円 （ 直接経費：15000000円 ）
北海道日高帯のグラニュライトの電気伝導度測定を行い、北海道の下部地殻の温度構造を推定した。特に、地下10-30kmに位置する高比抵抗領域の温度は約600℃であることを示した。
電気伝導度測定により、カンラン石およびレールゾライト中の鉄-硫化鉄系の結合状態の推定を行い、核マントル分離過程のシミュレーションを行った。それにより、鉄-硫化鉄溶融体が体積で5%以上を占めると、岩石から重力分離をすることが分かった。
焼結ダイヤモンドアンビルを用いたマルチアンビル中での、圧力25・35・40GPでの(Mg_<0.93>Fe_<0.07>)SiO_3イルメナイトの電気伝導度測定を行った。温度無限大への外挿値はどの圧力条件でも3×10S/m程度でほぼ一定である。圧力0GPaでの活性化エネルギーはΔE=0.69±0.04(eV)、活性化体積はΔV=-0.90±0.10(cm^3/mol)となり、イルメナイトの電気伝導度の活性化体積は非常に大きいことが明らかになった。
最後に、焼結ダイヤモンドアンビルを用いたマルチアンビル中での、35GPaと40GPでの(Mg_<0.93>Fe_<0.07>)SiO_3ペロフスカイトの電気伝導度測定を行った。温度無限大への外挿値は二つの圧力条件でほぼ一定で、1×10S/m程度でほぼ一定である。しかし、イルメナイトと異なり、測定値は大きな圧力依存性を示さない。測定データを解析すると、圧力0GPaでの活性化エネルギーはΔE=0.39±0.02(eV)、活性化体積はΔV=-0.06±0.04(cm^3/mol)となる。即ち、ペロフスカイトの活性化体積はイルメナイトより一桁小さいことが分かった。 -
高圧X線ラジオグラフィ法によるマグマの拡散系数測定
研究課題/領域番号：12874059 2000年 - 2001年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽的研究
神崎 正美, 山下 茂, 薛 献宇
配分額：2300000円 （ 直接経費：2300000円 ）
今年度もSpring-8の共用ビームラインBL04B1でビームタイムを申請して認可され,高圧X線ラジオグラフィ実験をそこで行った.高温高圧実験にはSPEED1500プレスを使用した.昨年度試料のコントラストが良くなかった点を考慮し,試料にはCaSiO3/CaGeO3対を用いた.この場合メルト中のSi-Geの相互拡散を見ることになる.また高ダイナミックレンジのX線カメラを自作してコントラストの改善を図った.これは冷却カメラ,光学レンズ2式と蛍光板を組み合わせたものである.ただSpring-8設置のカメラでも静止画モードで撮影すると,ダイナミックレンジが上がり,今回作成したカメラとそれほど違いがないことも判明した.
実験は約3GPaで行った.上記の改善により昨年のNaAlSi3O8/NaGaSi3O8対と比べて遙かによいコントラストが得られた.残念ながら熱電対が切れたため,温度は測定できなかった.加熱電力を増加させていくと試料が熔けて相互拡散が始まり,CaSiO3/CaGeO3界面のコントラストがシャープなものからなだらかなものへと変化する様子が観察された.しかし時間がたつとCaGeO3メルト中のGeが還元されて,下部に堆積する様子が見られた.Geの還元を防ぐためにFe2O3を試料容器外においてあったが,Geの還元を阻止することはできなかった.しかし最初の方はGeの還元の影響はないと考えられるため,その部分のデータの解析を現在進めているところである.またGeの還元プロセスがその場観察できたことは,この方法が地球中心核の形成に関連したケイ酸塩/金属との反応の研究に利用できることを示唆する.
2年間の本研究により,Geの還元などのテクニカルな問題はまだ残っているが,高温高圧下におけるメルト中の相互拡散係数のその場観察法を確立した.今後この手法を使って各種メルトの相互拡散係数を高温高圧下で測定する. -
高温高圧その場観察による含水マグマの状態量変化の研究
研究課題/領域番号：11640480 1999年04月 - 2001年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C)
山下 茂
担当区分：研究代表者
配分額：3500000円 （ 直接経費：3500000円 ）
この研究の目標は珪酸塩メルトから水が気相として離溶する反応のエネルギー収支を定量化することにあった。水は高圧下ではマグマ中の珪酸塩メルト相に相当量溶解しているが、マグマの上昇にともない圧力が低下すると溶解度が減少し、過飽和分の水が気相として離溶する(マグマの発泡)。このとき離溶の反応のエネルギー収支(エンタルピー変化と体積変化)に応じて、含水マグマ系全体の温度や体積が大きく変化することが予想される。こうした状態量の変化はエネルギーと質量の保存則にもとづいて数値的に解くことができるが、その種のアプローチにおいて珪酸塩メルトから水が離溶する反応のエネルギー収支が十分に考慮されたことはこれまでになかった。この研究で達成された主要な成果は以下の2つである:(1)含水珪酸塩ガラス(玄武岩組成)中のOH group濃度とH20 molecule濃度を高温「その揚」赤外分光実験により温度の関数として決定し、homogeneous reaction H20 molecule +O=2OHの標準反応エンタルピー(33.8±3.9kJ/mol)、標準反応エントロピー(30.7±5.0J/K per mol)を求めた。これらの値は流紋岩組成メルトについて求められている値と実験誤差の範囲内で区別できず、homogeneous equilibriumへの珪酸塩メルト組成の効果は無視できるほど小さいと考えられる。(2)いろいろな温度条件で水に飽和させた珪酸塩メルト(流紋岩組成)から急冷したガラスの赤外分光分析結果にパラメーター最適化モデリングをほどこして、もともとのメルト中のhomogeneous reaction H20 molecule +O=2OHの標準反応エンタルピー(25.8士11.8kJ/mol)と標準反応エントロピー(6.0±8.7J/K per mol)および気体とメルトの間のheterogeneous reaction H20 vapor =H20 moleculeの標準反応エントロピー(-25.3±4.8kJ/mol)を求めた。これらの値を使って水が気相として離溶するときのエンタルピー変化を、マゲマが発泡しながら上昇するパスに沿って計算したところ、その効果は系の温度を<10K下げるにすぎないことがわかった。
-
主要造岩鉱物中の相互拡散係数の決定
研究課題/領域番号：11440161 1999年 - 2001年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
小澤 一仁, 高橋 裕子, 山下 茂
配分額：13700000円 （ 直接経費：13700000円 ）
本研究では、真空蒸発法によって、かんらん石中のFe-Mg相互拡散係数を決定し、Cr-Alスピネル中の元素の拡散過程について新知見を得た。かんらん石中のFe-Mg相互拡散係数は、Mg値が約90であるサンカルロス産の大型単結晶を用いて1300〜1500℃で実験を行い、界面移動を伴う1次元拡散モデルを適用し、組成依存性と異方性を含めて求めた。その結果、拡散速度はC、b、aの順に小さくなることがわかった。
c軸方向の値は、1400℃で、8.7x10^<-15>±2.8(m^2/sec)と決定された。1500℃と1300℃では拡散速度の異方性は、1400℃と同様であるが、より低温においてaとb軸方向がかなり接近した値を示すようになる。Cr-Alスピネル中の元素の拡散については、正八面体の良好な{111}面を持つ北海道幌加内産のクロマイトを1300〜1500℃で加熱し表面近傍に発達する組成プロファイルを調べた。クロマイトは非調和蒸発し、表面近傍に厚さ60μmの顕著な二つのゾーンからなる反応・拡散帯が発達した。実験結果から、磁鉄鉱成分は還元反応によって形成された点欠陥により高速拡散し選択的に蒸発している事、外側反応帯におけるCrとAlのuphill diffusionからCrの自己拡散係数がAlに比してかなり大きいことが判明した。 -
珪酸塩メルト-水系の体積(密度)の実験岩石学的研究
研究課題/領域番号：09740396 1997年 - 1998年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 奨励研究(A)
山下 茂
配分額：1600000円 （ 直接経費：1600000円 ）
この研究の目的は、マグマのメルト相に溶解している水が気相として析出(=発泡)するときの体積・密度変化を定量化することにより、マグマの輸送現象をよりよく理解することにあった。9年度の研究ではモデルケースとして流紋岩マグマをとりあげ、そのメルト相への水の溶解度をマグマだまりに相当する温度・圧力条件で溶融実験により決定し、温度の上昇とともに溶解度が減少(発泡度は増加)することを明らかにした。さらに溶解度データを解析し、ソリダス近傍の700℃からリキダスをこえる1200℃にいたる広い温度範囲で、流紋岩マグマだまりのメルト相への水の溶解度を計算できる熱力学モデルを確立した。10年度の研究では、この溶解度の熱力学モデルを流紋岩マグマだまりの発泡現象へ応用し、適当な状態方程式を用いて、流紋岩マグマの体積・密度変化の様子を温度と発泡度の関数として計算することを試みた。この計算で新たに見い出されたことは、50〜100MPaの圧力条件(深さ約2〜4km)の流紋岩マグマだまりでは、温度の上昇にともなう発泡度の増加がそれを考慮しない場合にくらべて、マグマの高温部にかかるthermalbuoyancyforceを5〜10倍大きくするほどの体積増加(密度減少)をひきおこすことである。今回の結果は、浅所にある流紋岩マグマだまりでは、小さな温度擾乱(熱伝導による冷却や新たに注入されたマグマからの熱供給など)でも系の重力不安定を容易に誘起することを示しており、マグマの輸送現象に新たな制約を与えるものである。
-
国際海嶺研究計画-中央海嶺とマントルダイナミクス
研究課題/領域番号：08044061 1996年 - 1998年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 国際学術研究
玉木 賢策, 伊勢崎 修弘, MEVEL Cather, 中西 正男, 太田 秀, 藤本 博巳, 徳山 英一, CRAWFORD A.J, 篠原 雅尚, HALBACH Pete, 島 伸和, SEMPERE J.ーC, 宮下 純夫, LANGMUIR Cha, FLOWER Marti, 島村 英紀, GALLET Yves, 日野 亮太, PETIAU Gilbe, 山野 誠, MATHILDE Can, 石橋 純一郎, 谷本 俊郎, 広瀬 敬, 歌田 久司, 笠原 順三, 藤井 敏嗣, 藤 浩明, 石井 輝秋, 蒲生 俊敬, DELANEY John, 末広 潔, DETRICK Robe, 野木 義史, 木下 正高, 浦辺 徹郎, SEARLE Roger, 鳥居 雅之, 竹内 章, 山下 茂, 本多 了, CANN Hohnson, 藤井 直之, SIBUET Jeanー, NGUYEN Hoang, LIN Jean
配分額：27800000円 （ 直接経費：27800000円 ）
本国際学術研究は、InterRidge(インターリッジ、国際中央海嶺研究計画)を推進することを目的としたものである。インターリッジは、1992年より開始された、中央海嶺研究を国際協力の下に推進するための国際研究連絡組織である。本国際学術研究費は、インターリッジ主催のワークショップやインターリッジ運営委員会など各種関連委員会への参加旅費、招聘を受けた中央海嶺観測航海への日本人研究者の派遣に主として使用されている。本計画の3カ年間は、太平洋、大西洋、インド洋、西太平洋縁海の海嶺拡大系の観測航海に研究分担者を派遣し、グローバルに観測研究を実施したが、中でも超低速拡大海嶺である南西インド洋海嶺における研究を重点的に行った。研究分担者が参加する形で、以下の5つの航海が超低速拡大海嶺である南西インド洋海嶺で実施された:Galieni航海(1996年地球物理探査航海、千葉大伊勢修弘ら参加)、EDUL航海(1997年岩石採取航海、Chief Scientist:C.Mevel、金沢大田村芳彦参加)、FUJI航海(1997年深海曳航観測航海、科研費基盤研究Aにより実施、玉木co-chief scientist)、INDOYOU航海(1998年潜水観測航海、首席研究員:東大海洋研藤本博巳)、MODE98-4航海(1998年ODP735潜水観測航海、東大海洋研石井輝秋、富山大竹内章参加)。これらの集中的な南西インド洋海嶺の観測の実施により、超低速拡大海嶺の火山活動、地震活動、熱水活動、生物分布、拡大テクトニクスが急速に明らかになりつつある(本研究成果報告書/冊子体I-4,II-2,III-3,IV参照)。地殻の極端な不均質性、海嶺セグメントの大きなバリエーション、火山活動の局所的なフォーカシング、大規模デタッチメント断層による顕著な非対称拡大テクトニクスなど多くの新発見がなされている。
-
水素同位体比から見たマグマの脱ガス過程の研究
研究課題/領域番号：08454166 1996年 - 1997年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
日下部 実, 山下 茂
配分額：5900000円 （ 直接経費：5900000円 ）
マグマ中に溶けている水と水蒸気との間では800℃以上でも大きな水素同位体分別があるので、噴出物の含水量と水の水素同位体比はマグマの脱ガスプロセスの良い指標となる。本研究では噴火スタイルの異なるデイサイト質のドーム形成型および爆発的な噴火のマグマの脱ガス過程を、主に含水量や水素同位体比の変化から解明することを目的とした。
平成9年度は以下に述べる成果を得た。
(1)ドーム形成の典型である1991年雲仙・普賢岳(デイサイト)の溶岩および噴石試料の全岩と斑晶(ホルンブレンドと黒雲母)について含水量と水素同位体比を測定した。これらのデータを基に1991年噴火に関与したマグマの地下深部における含水量と水素同位体比を推定した上で、閉鎖系および開放系による脱水モデルを考察した。このマグマは火道を上昇する間に著しく脱水が進行しており、溶岩および噴石試料に含水量が0.5wt%を超えるものはまれであった。含水量と水素同位体比の関係は、モデルによる説明が難しく、マグマが地表付近に至って粘性のきわめて高くなってからの動的な同位体効果が同位体比の変動を支配していたと解釈された。これらの結果は、現在、国際誌に印刷中である。
(2)1707年富士山(玄武岩)噴火に由来するスコリア試料について含水量と水素同位体比を測定し、両者の間に負の相関があることが見い出された。ハワイの玄武岩スコリアについても同様な傾向があり、高温の玄武岩マグマが噴出する際に、かなりの水が2価鉄により還元されて水素となって系外に逃げている可能性が指摘された。 -
珪酸塩メルトへの水の溶解度の圧力・温度依存性の実験的研究
研究課題/領域番号：08740417 1996年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 奨励研究(A)
山下 茂
配分額：700000円 （ 直接経費：700000円 ）
この研究では流絞岩メルトと玄武岩メルトへの水の溶解度を溶融実験により決定し、特に噴火直前のマグマに相当する100MPa以下の圧力領域における珪酸塩メルトへの水の溶解度の圧力・温度依存性の基礎データを拡充することができた。実験の出発物質には無水の天然流紋岩ガラスと合成玄武岩ガラスを使用した。これらを脱イオン水とともにカプセルに封入し、内熱式ガス圧装置を用いて22〜100MPa、1000〜1200℃の条件で溶融させ、水と4〜69時間反応させた後、急冷・回収し、含水ガラスを作成した。これらの含水ガラス試料中の水を Yamashita et al.(1997)の方法で顕微赤外分光分析により定量し、それぞれの組成のメルトへの水の溶解度を決定した。出発物質を粉末状に調整すると、粘性の大きい流紋岩組成のメルトでは共存する水相(気泡)は分離せずにガラス試料中に高密度に残存してしまい、これを避けてガラス部分の溶存水を定量することは困難である。そのため今回新たな試みとして、出発物質を長さ2mm、直径2mm程度の柱状に整形し、水を拡散浸透・飽和させ、気泡の生成をふせいだ。ガラス部分の均質性からメルト-水間の平衡が確認された実験について結果を整理すると:(1)玄武岩メルトへの水の溶解度は、1200℃において、22MPaの1.5wt%から100MPaの3.0wt%まで圧力の上昇とともに増加する、(2)流紋岩メルトへの水の溶解度は、1200℃において、22MPaの1.4wt%から圧力の上昇とともに増加するが、100MPaまで昇圧しても2.3wt%にしか達しない。今回の結果は、水の溶解度の圧力依存性の程度が珪酸塩メルトの組成によって相当に変化することを示している。
-
マグマの上昇にともなうガスの分離・発泡過程の実証的研究
研究課題/領域番号：06403003 1994年 - 1995年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 一般研究(A)
日下部 実, 山下 茂
配分額：21800000円 （ 直接経費：21800000円 ）
(1)島弧火山岩組成の含水ガラスの赤外線吸収スペクトル
代表的な島弧火山岩(ソレイアイト質玄武岩、高アルミナ玄武岩及び石英安山岩)の組成を持つ含水珪酸塩ガラスを高圧溶融実験により合成し、その含水量を水素マノメトリーにより精密に決定した後、赤外線吸収スペクトルを定量的に解析して、組成の異なるガラスの2.8μm(molecularH_2OとOHの伸縮振動)、2.2μm(OHの伸縮+変角振動)、1.9μm(molecularH_2Oの伸縮+変角振動)における吸収バンドのモル吸光係数を決定した。
(2)玄武岩メルトへの水の溶解度の実験的研究
珪酸塩メルトへの水の溶解度はマグマの上昇と発泡の過程を理解する上で必須の基本情報である。内熱式ガス圧装置を用い1200℃、10〜80MPaの条件下でソレアイト玄武岩メルトを水に飽和させ、急冷ガラスを作成し、その顕微赤外線分光から玄武岩メルトへの水の溶解度を決定した。より高圧での既存の実験データを含め、10〜1000MPaの広い圧力範囲での水の溶解度を定式化した。
(3)マグマの脱水と水素同位体比の相関
1991-92年雲仙普賢岳および1707年富士山宝永噴火噴出物の含水量と水素同位体比に基づいてマグマの脱水プロセスが考察された。雲仙火山ではマグマが地表近くに到達する以前にマグマに溶けていた大部分の水は失われていた。ドーム直下の高粘性・高温の溶岩からの脱ガスは拡散に支配され、脱ガスの最終段階では含水量の低下とともに水素同意対比が増加したと考えられる。富士山1707年試料(玄武岩質)では、噴火の末期に向かって含水量ならびに2価鉄/全鉄比の低下し、水素同意対比が増加する。これはメルトが脱水する際に水の一部が2価鉄と反応し、H_2ガスになって系外に逃散したために水素同位体分別が生じたためと解釈される。火山ガラスの含水量及び水素同位体比の相関はマグマの脱ガス過程を見るのに有効であることが示された。
担当授業科目
-
地球惑星分光学演習 （2023年度） 後期 - その他
-
地球惑星物質科学概論 （2023年度） 前期 - 月3～4
-
実験マグマ科学 （2023年度） 前期 - 水2～3
-
実験マグマ科学 （2023年度） 前期 - その他
-
実験地球惑星物理学ゼミナール （2023年度） その他 - その他
-
実験地球惑星物理学ゼミナール （2023年度） 通年 - その他
-
実験地球惑星物理学演習Ｉ （2023年度） 前期 - その他
-
実験地球惑星物理学演習ＩＩ （2023年度） 後期 - その他
-
実験地球惑星物理学演習ＩＩＩ （2023年度） 後期 - その他
-
実験地球惑星物理学特別演習 （2023年度） 通年 - その他
-
実験地球惑星物理学特別研究 （2023年度） その他 - その他
-
実験地球惑星物理学特別研究 （2023年度） 通年 - その他
-
特別研究 （2023年度） その他 - その他
-
実験マグマ科学 （2022年度） 前期 - 水2～3
-
実験地球惑星物理学ゼミナール （2022年度） 通年 - その他
-
実験地球惑星物理学演習Ｉ （2022年度） 前期 - その他
-
実験地球惑星物理学演習ＩＩ （2022年度） 後期 - その他
-
実験地球惑星物理学演習ＩＩＩ （2022年度） 後期 - その他
-
実験地球惑星物理学特別研究 （2022年度） 通年 - その他
-
実験マグマ科学 （2021年度） 前期 - 水2～3
-
実験地球惑星物理学ゼミナール （2021年度） 通年 - その他
-
実験地球惑星物理学演習Ｉ （2021年度） 前期 - その他
-
実験地球惑星物理学演習ＩＩ （2021年度） 後期 - その他
-
実験地球惑星物理学演習ＩＩＩ （2021年度） 後期 - その他
-
実験地球惑星物理学特別研究 （2021年度） 通年 - その他
-
実験マグマ科学 （2020年度） 前期 - その他
-
実験地球惑星物理学ゼミナール （2020年度） 通年 - その他
-
実験地球惑星物理学演習Ｉ （2020年度） 前期 - その他
-
実験地球惑星物理学演習ＩＩ （2020年度） 後期 - その他
-
実験地球惑星物理学演習ＩＩＩ （2020年度） 後期 - その他
-
実験地球惑星物理学特別研究 （2020年度） 通年 - その他
-
実験地球惑星物理学特別研究 （2020年度） その他 - [後期], [前期]
メディア報道
-
星間物質が地球の水の起源に インターネットメディア
AstroArts、phys.orgほか多数 2020年5月
-
月の内部に予想の１００倍の水か アポロ計画で採取の石を分析 新聞・雑誌
共同通信 産經新聞 2010年6月15日
学術貢献活動
-
オントンジャワ海台下で1億年間続いたマグマ活動の検出
役割：学術調査立案・実施
海洋研究開発機構 2016年
-
インド洋・ロドリゲス海嶺三重点の地質学的・地球物理学的研究
役割：学術調査立案・実施
東京大学海洋研究所 1993年
-
インド・デカン高原玄武岩類の地質・岩石学的研究
役割：学術調査立案・実施
東京大学地震研究所 1993年
-
国際深海掘削計画 (ODP) Leg127・日本海海底の掘削調査
役割：学術調査立案・実施
国際深海掘削計画 (ODP) 1989年