著者

西山 忠男 西 右京 原田 和輝 大藤 弘明 福庭 巧祐

雑誌

日本地球惑星科学連合2018年大会

巻号頁・発行日

2018-03-14

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九州西端に位置する白亜紀沈み込み帯の長崎変成岩西彼杵ユニット(85-60 Ma: Miyazaki et al., 2017)の雪浦蛇紋岩メランジェから,泥質片岩基質中にマイクロダイヤモンド集合体を発見した.西彼杵ユニットは緑簾石青色片岩相に属し,結晶片岩類(泥質砂質片岩を主とし,少量の塩基性片岩を伴う)に少量の蛇紋岩ならびに蛇紋岩―塩基性岩複合岩体を伴う.後者は蛇紋岩メランジュの性格を有する.蛇紋岩メランジュはアクチノ閃石片岩の基質中に種々の大きさと岩質の構造岩塊を含む(Nishiyama et al., 2017a).構造岩塊の変成度は1.5 GPa, 450 C(含石英ヒスイ輝石岩:Shigeno et al., 2011)から1.8 GPa, 650 Cまで(ザクロ石‐緑簾石-バロワ閃石岩:ザクロ石中に単斜輝石,フェンジャイトの包有物を含む)幅広い温度圧力条件を示す.雪浦メランジュは西彼杵ユニットの最西端に位置し,西彼杵ユニットとその西方の大瀬戸花崗閃緑岩(100 Ma)を境する呼子の瀬戸断層沿いに発達する.また大瀬戸花崗閃緑岩は第三紀堆積岩類(松島層群・西彼杵層群)に不整合に覆われ,西彼杵ユニットに接触変成作用を与えていない(服部ほか,1993). われわれはこれまで雪浦メランジュからいくつかの産状のマイクロダイヤモンドを報告してきた.それらは,クロミタイト中の包有物,石英-炭酸塩岩中のシュードタキライト様脈中のもの,そして泥質片岩の強く変形した黄鉄鉱中の包有物などである(Nishiyama et al., 2017b).今回われわれは,新たに泥質片岩の基質中にマイクロダイヤモンド集合体を発見した.それらはフェンジャイトと緑泥石の粒間に常に炭酸塩鉱物を伴って産する.炭酸塩鉱物はドロマイト,マグネサイト,方解石でこの順に頻度が高い.マイクロダイヤモンド集合体は径10-50 ミクロンで,Siに富む鉱物(同定不可)の基質中に多数のマイクロダイヤモンド結晶が集合している.個々のマイクロダイヤモンド結晶は自形ないし半自形結晶で,径0.3-0.6 ミクロン程度である.同定はSEM-EDS,ラマン分光法,ならびに透過電顕による電子線回折法によって行った.マイクロダイヤモンドを含む泥質片岩は蛇紋岩メランジュ中の構造岩塊で,石墨+緑泥石+フェンジャイト+アルバイト+石英+黄鉄鉱+チタナイト仮像(アナテーズ+石英+炭酸塩鉱物)からなり,石墨のラマンスペクトルからその形成温度は450 C程度と見積もられる.緑簾石もローソン石も含まない.この泥質片岩は,ドロマイト層が片理(S1)に平行に発達し,片理とともに非対称に褶曲(F2)しているという特徴がある.またドロマイト脈がこれらの構造を切って発達している.蛇紋岩メランジュ以外の場所に発達する泥質片岩にはドロマイトもマイクロダイヤモンドも見られないが,鉱物組合せはザクロ石と緑簾石が加わることを除けば同じである.この発見は,泥質片岩の基質中に産するマイクロダイヤモンドの世界最初の報告である.また島弧-海溝系の沈み込み帯からの最初のマイクロダイヤモンドの発見でもあり,冷たい沈み込み帯においては付加体がダイヤモンドの安定領域まで沈み込んでいることを示唆している.このマイクロダイヤモンドは世界最低温の形成条件(450 C)を示すことでも注目される.この低温条件こそが,西彼杵ユニットの上昇過程において,泥質片岩の基質中でマイクロダイヤモンドが石墨に転移せずに保存される要因であったと考えられる.地球物理学的には,大陸衝突帯のみならず,島弧-海溝系の沈み込み帯においてもダイヤモンド安定領域に達する超高圧変成作用が実現されている点を示した点が特記される.服部仁・井上英二・松井和典,1993,地域地質研究報告 神浦地域の地質,地質調査所.Miyazaki, et al., 2017, Terra Nova, 00:1-7. https://doi.org/10.1111/ter.12322Nishiyama et al., 2017a, JMPS, 112, 197-216.Nishiyama et al., 2017b, JpGU Ann. Meeting AbstractShigeno et al., 2012, Eur. Mineral, 24, 289-311.

著者

大藤 弘明

出版者

日本結晶学会

雑誌

日本結晶学会誌 (ISSN:03694585)

巻号頁・発行日

vol.53, no.1, pp.46-51, 2011-02-28 (Released:2011-04-01)

参考文献数

19

被引用文献数

1

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The 3D packing structures of the microcrystals in framboidal pyrite have been studied through morphological examinations and crystallographic orientation analysis to understand the self-organization process. The structures are divided into (i) face-centered cubic, (ii) icosahedral and (iii) random packings. The detailed crystallography of pyrite framboids is characterized by high-angle (∼90°) misorientations shown by about a half of the microcrystals in a framboid. This means that the crystallographic orientation of microcrystals is not uniform even in highly ordered framboids, suggesting that their self-organization process is not crystallographically controlled, but occurs by the physical rotation of individual microcrystals.

著者

大藤 弘明 黒木 清

出版者

日本鉱物科学会

雑誌

日本鉱物科学会年会講演要旨集

巻号頁・発行日

vol.2009, pp.151-151, 2009

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局所応力およびグラファイトの結晶度がグラファイト-ダイヤモンド相転移に及ぼす影響についてLHDAC実験と回収試料の微細組織観察より考察した.

著者

石原 篤 大藤 弘明

雑誌

一般社団法人日本鉱物科学会2023年年会・総会

巻号頁・発行日

2023-08-10

著者

赤井 純治 大藤 弘明 松本 嘉文

出版者

Japan Association of Mineralogical Sciences

雑誌

日本鉱物学会年会講演要旨集

巻号頁・発行日

pp.148, 2005 (Released:2006-09-08)

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炭素質コンドライトのマトリックスは微小な鉱物の集合体で、マトリックス鉱物はフィロシリケート・PCP・硫化鉱物・酸化鉱物・炭酸塩鉱物・硫酸塩鉱物・炭素鉱物・等が含まれる。これらの鉱物種、結晶形態・集合状態・組織は、それら鉱物あるいは隕石自体の生成に関する重要な情報を示唆していることが考えられる。構成鉱物のなかには多くの特徴的あるいは特異な鉱物も含まれるが、生成条件等明確になっていないものも多い。その詳細は電顕鉱物学の視点からの解明されるところも大きい。磁鉄鉱についてはこれまでにもJedwab(1968), Kerrige(1979)、Hua et al., (1998)などが主にSEMによって 記載している.磁鉄鉱には次の種がある。a)よく結晶面が発達した単結晶磁鉄鉱, それらのフランボイド状の集合体、 b)特異な板状(platelets)の形態の積み重なりをもつ磁鉄鉱(plaquettes:Jedwab,1968),c) 球顆状構造をもつ球状晶が,主にみられる.この他に単独でより大きな単結晶のものもあるとされている(Jedwab,1968). それらがどういう条件で生成したのか、生成の場の違いはあるのか、生成の順序はどうか、等成因にからんだ問題がある。今回、とくにフランボイダル形態の磁鉄鉱を中心に検討し、さらに他の2つについても検討した。フランボイド集合は、自己組織化の構造として注目される。地球表層環境中のパイライトではとくに 20面体構造のものを見いだしている(Ohfuji and Akai,2002). 20面体構造を形成する基礎には、マイクロクリスタルのccp、hcpなどの規則配列構造がある。これに対し、ランダムタイプもある。またサイズ的にはフランボイド粒直径とマイクロクリスタルサイズの比も指標となり、核形成条件のちがいが議論される。つまり、これらの生成条件が隕石中のフランボイダル磁鉄鉱の生成条件にかかわって、条件推定に役立つことも期待できる。試料は炭素質コンドライト,Ivuna, Orgueil , Tagish Lakeの三試料を用い、その中の磁鉄鉱に着目して,透過電顕及び走査電顕で観察した.Ivuna 、Orgeil ではあまり大きな違いがみられない。フランボイドを構成するマイクロクリスタルのサイズは、0.2_から_1μm程度の幅がある場合と、そのサイズが揃っている場合とがある。このうち、今回Orgueil から、規則構造が見いだされた。マイクロクリスタルはサイズが約0.5μmで、全体の形態はフランボイド状である。マイクロクリスタルが、直線的に配列し、その間に最密充填状に次列がならぶという、パッキング様式を示す。最密充填構造によるフランボイダルパイライトと同様な組織をもつものが存在する可能性が高い。また、別のグレインで、磁鉄鉱外周に,蛇紋石構造のフィロシリケートがおおうこともある。磁鉄鉱には、ランボイド、plaquettes、球晶の3種が含まれ,このことは3つのことなった生成時期があったこと,または3種の起源の多少ことなった物質の混合,があると考えられ、また結晶面のよく発達したタイプの磁鉄鉱の生成にひきつづいて,フィロシリケートがこれを覆うように成長付加したということを示しており,原始太陽系星雲内での生成プロセス,また炭素質コンドライト母天体上プロセスでの制約条件をあたえている.さらに、生成順、生成のメカニズムについても議論する。

著者

大藤 弘明 山下 智晴 Konstantin Litasov Valentin Afanasiev Nikolai Pokhilenko

雑誌

日本地球惑星科学連合2014年大会

巻号頁・発行日

2014-04-07

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Large meteoritic impact occasionally produces an extensive amount of diamond on the surface of the Earth [1, 2]. Popigai crater located in the north central Siberia is a typical example of such diamond-forming shock events and has recently been brought back into the spotlight due to its vast estimated reserves of the impact diamonds [2-4]. Authigenic impact diamonds occur in shocked graphite-bearing garnet-biotite gneisses that are found as inclusions in impact melt rocks, so-called tagamites and suevites. Popigai diamonds occur as irregular to tabular grains of 0.5-2 mm size (up to 10 mm) and usually show yellow, gray or black colors [3]. Electron microscopic (SEM and TEM) observations in previous studies described that they are polycrystalline aggregates of 0.1-1 μm grains and show a distinct preferred orientation along the [111], which is in a coaxial relation to the [001] of the original graphite source [2-4]. This crystallographic feature as well as the occasional coexistence of lonsdaleite, a metastable carbon polymorph, suggest the Martensitic phase transformation for the potential formation process of the impact diamonds from Popigai crater. However, the textural feature of the impact diamonds and its variation has not fully been examined. Here, we present the result of detailed microtextural observations of impact diamonds from the Popigai crater by transmission electron microscopy (TEM) and discuss the formation mechanism and condition in comparison with those of synthetic diamonds obtained by high pressure and high temperature experiments. In total 10 diamond grains (7 transparent yellowish and 3 black samples) from the Popigai crater were studied. Each sample was first analyzed by a micro-focus XRD equipped with a Mo target and an IP detector. The results showed that transparent samples consist mostly of diamond and occasionally contain lonsdaleite, while black ones are a mixture of graphite, lonsdaleite and diamond, which are all in a coaxial relation as shown by 2D diffraction patterns collected in transmission geometry. Each sample was then transferred to a focused ion beam (FIB) system to cut out TEM foil sections perpendicular to the surface (of the tabular grains). TEM observation revealed that although all the samples commonly possess layered structures and preferred orientation (mostly along [111] of diamond), there are varieties in crystallite (grain) size (down to 10-20 nm) and degree of preferred orientation. Taking into account the similarity in texture and preferred orientation feature between the Popigai diamonds and synthetic diamond, the variation is likely derived from the small difference in crystallinity of the starting graphite sources and perhaps more significantly from the difference in shock temperature. According to the shock features recorded in the silicate minerals of the diamond-bearing impactites, the threshold pressure for the onset of the graphite-diamond transformation is estimated to be 34-36 GPa [3]. However, our recent experimental synthesis [5] demonstrated that a similar phase assembly (mostly diamond + traces of lonsdaleite) and microtexture can be produced at much lower pressures of 15-25 GPa at > 2000℃. The shock pressure as well as shock- and post-shock temperature accompanied with the formation of the Popigai crater might be needed to be reevaluated carefully to understand the real nature of the giant impact. [1] Masaitis V.L. (1998) Meteoritics & Planetary Science. 33. 349-359.[2] Langenhorst F., Shafranovsky G.I., et al. (1999) Geology. 27. 747-750.[3] Deutsch A., Masaitis V.L., et al. (2000) Episodes. 23. 3-11.[4] Koeberl C., Masaitis V.L., et al. (1997) Geology. 25. 967-970.[5] Isobe F., Ohfuji H., et al. (2013) Journal of Nanomaterials. 2013. 380165.

著者

大藤 弘明

出版者

一般社団法人 日本鉱物科学会

雑誌

岩石鉱物科学 (ISSN:1345630X)

巻号頁・発行日

vol.41, no.1, pp.12-18, 2012 (Released:2012-03-10)

参考文献数

23

被引用文献数

1 1

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The 3D packing structures of microcrystals in framboidal pyrite have been investigated by morphological observations and crystallographic orientation analyses using the EBSD technique to understand its self-organization process. The packing structures are basically classified into three types: (i) face-centered cubic (fcc), (ii) icosahedral and (iii) random packings. The orientation analyses on many ordered (fcc) framboids revealed that about a half of the microcrystals in a framboid involve high-angle (~ 90°) misorientation. This means that even in morphologically highly ordered framboids, the crystallographic orientations of microcrystals are not uniform, suggesting that the self-organization process of framboidal microcrystals is not crystallographically controlled. We propose a three-step model for the self-organization: (1) simultaneous nucleation of monodispersive pyrite microcrystals in a fixed volume (from precursor FeS), (2) aggregation of the randomly oriented microcrystals driven by surface forces and the reduction in total surface energy associated with both the individual microcrystals and the whole aggregate, resulting in the formation of the framboidal texture, and 3) reorientation of the microcrystals driven by further reduction in surface energy associated with the grain boundaries.

著者

仲田 光輝 楠橋 直 齊藤 哲 大藤 弘明 奈良 正和

出版者

一般社団法人 日本地質学会

雑誌

地質学雑誌 (ISSN:00167630)

巻号頁・発行日

vol.125, no.6, pp.447-452, 2019-06-15 (Released:2019-09-15)

参考文献数

22

被引用文献数

1

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A “coarse-grained” metabasite body has recently been discovered within the Sambagawa metamorphic rocks in Kumakogen Town, Ehime Prefecture, Southwest Japan. The metabasite is exposed at only a few outcrops, although gravel-sized clasts from the metabasite are also found in the overlying conglomerate beds of the Eocene Hiwadatoge Formation. The metabasite rocks generally have a weak foliation compared with the well-developed foliation in the surrounding Sambagawa crystalline schists. The metabasite includes white to gray “porphyroclasts” (composed mainly of albite and zoisite) within a greenish-brown matrix (including actinolite and chlorite). Rock textures and modal mineral compositions of the metabasite gravels in the Hiwadatoge Formation are more varied than those found in outcrops of the metabasite unit itself. Mineral assemblages found in the metabasite and the surrounding mafic schist show that both rock units were metamorphosed under conditions corresponding to greenschist facies.

著者

藤井 麻緒 堀 利栄 大藤 弘明

出版者

日本地球惑星科学連合

雑誌

日本地球惑星科学連合2016年大会

巻号頁・発行日

2016-03-10

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放散虫とは、オパール(SiO₂+nH2O)やSrSO₄からなる鉱物質の内殻を持つ海洋性動物プランクトンのことである。現生の放散虫類はオパールの殻をもつコロダリア目、ナセラリア目、スプメラリア目、SrSO₄から成る骨格をもつアカンタリア目、そしてタクソポディア目の5目に分類されている。本研究では、放散虫の内骨格形成過程の観察のため、黒潮表層海域の放散虫を採取し室内における飼育実験を実施した。殻の成長観察については、蛍光試薬を用いオパールの付加成長部位を発光させる手法(Ogane et al., 2010)を用いた。その結果、従来SiO₂成分が含まれていないと考えられてきたアカンタリア目の生体骨格にも Siが含有される可能性が示されたのでそれについて発表する。検討に用いた現生放散虫は、黒潮海域であり放散虫が多種生息する高知県柏島近海にて採取した。プランクトン採集は2015年の7月12日、11月30日、2016年1月11日の全3回行い、採取した放散虫を目別に数個体ずつピックアップし、専用の飼育装置に入れて飼育を行った。飼育の際、水温を常に27℃に保ち、12時間LEDライトの照射、消灯を相互に行なった。飼育装置にて24時間静置した後、HCK-123蛍光試薬を投薬し、24時間~30時間経ったものをスライドに封入した。蛍光試薬を入れてから生体内に試薬が取り込まれその部分を蛍光発光させる事で、SiO₂を含む骨格の付加成長が起きた部分と生体内でのSi元素分布を知ることができる。作成したスライドは愛媛大学理学部設置の共焦点レーザースキャン顕微鏡(Carl Zeiss LSM510)を用いて観察した。スライドには波長488nmのArレーザー光を照射し、HCK-123蛍光試薬投薬後の蛍光発光を観察した。また、Siの含有についての真偽を検討するため、さらにアカンタリア骨格のFE-SEMおよびWDS分析を行った。採集した放散虫類の内、今回は4個体のアカンタリア目の結果について報告する。蛍光試薬投薬後Acanthometra muelleri (個体番号:20150712A-1)、Amphilonche complanata (個体番号:20151130A-1)は24時間飼育、Acanthostaurus conacanthus (個体番号:20160111A-1)、Acanthometron pellucidum (個体番号:20160111A-2)は30時間飼育し、スライドに封入した。各個体を共焦点レーザースキャン顕微鏡にて観察したところ、Acanthometra muelleriは表層の骨針と中央部、Amphilonche complanataは骨針の根元と中央の一部、Acanthostaurus conacanthusは骨針の根元の表層部、Acanthometron pellucidumは折れた骨針と新しく成長中の骨針の一部にSiO₂の付加が確認できた。更に、アカンタリア目Amphilonche complanataの異なる個体でFE-SEMおよびWDS分析を行った。アカンタリア目の主成分はSrSO₄なので、今回はSr、S、Oと、今回注目しているSiについて元素マッピング分析を行った。主成分であるSr、S、Oは骨格全体に広く含まれていたが、その中に部分的にSiの分布も確認できた。殻周辺の付着物以外でSiの反応が確認できた箇所を拡大して分析したところ、骨針の先端表層部分に集中してSiが含まれていることが確認できた。以上の蛍光試薬を用いた飼育実験結果および生体骨格の元素マッピング分析により、従来骨格にSiO₂を含まないと考えられてきたアカンタリア目は、生きている状態においては部分的にSiO₂を含有する事が示された。またそれは、殻の成長活発な部位において顕著で、アカンタリア目の骨格形成においてSiO₂成分が重要な役割を果たす事を示唆している。

著者

大藤 弘明 赤井 純治

出版者

地学団体研究会

雑誌

地球科學 (ISSN:03666611)

巻号頁・発行日

vol.59, no.2, pp.103-110, 2005-03-25

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20面体構造をとる物質は自然界において極めて稀である.また,並進対称を満たさない5回対称軸を伴うため,鉱物(単結晶)においても原則的に禁じられた構造である.しかし近年,堆積岩中などに広く産するフランボイダルパイライト(黄鉄鉱の木苺状集合体)中から20面体の対称を示すドメイン構造が見出された.本論では,その特異な構造について概説するとともに,天然・合成物質における類似構造体との比較検討を行った.フランボイダルパイライトにおける20面体構造は,中心で頂点を共有して集合した20個の四面体ユニットより構成される.各ユニット内において,マイクロクリスタルは互いの結晶方位を共有し,立方パッキングを形成している.このような多粒子の緻密な集合によって造られる20面体構造は,天然においても他に例がなく,ミクロスケールにおける鉱物の結晶化の新たな一面を示しているといえる.一方,実験合成物,特にクラスターなどのナノスケールの物質においては,20面体パッキング構造は比較的普通に認められる.特に,構成粒子のサイズ,属性こそ大きく異なるが,Au微粒子などに代表される多重双晶粒子と20面体型フランボイダルパイライトとの間に,構造的な共通点が多く認められた.この事実は,ナノスケールからミクロスケール,さらにはマクロスケールに至るまでの微粒子の一連の挙動,クラスターの形成から粒子の成長,結晶相への転移など,を理解する上でも重要な手がかりとなる可能性がある.