2026/04/15 更新

写真a

アズマ　シンタロウ
東　真太郎
azuma shintaro
所属
理学院 准教授
職名
准教授
ホームページ
https://sites.google.com/view/azumalab/
外部リンク

研究分野

  • 自然科学一般 / 固体地球科学

経歴

  • 東京科学大学(旧 東京工業大学), 理学院 地球惑星科学系, 准教授

    2024年11月 - 現在

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  • 東京科学大学(旧 東京工業大学), 理学院 地球惑星科学系, 助教

    2024年10月

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  • 東京工業大学, 理学院 地球惑星科学系, 助教

    2019年1月 - 2024年9月

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  • 九州大学, 日本学術振興会, 特別研究員(PD)

    2016年4月 - 2018年12月

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  • 東京工業大学 地球生命研究所, 研究員

    2015年4月 - 2016年3月

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  • 広島大学若手研究人材養成センター, 特別研究員

    2014年5月 - 2015年3月

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  • 広島大学理学研究科地球惑星システム学専攻 研究員

    2014年4月

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  • 日本学術振興会, 特別研究員(DC2), 広島大学

    2012年4月 - 2014年3月

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所属学協会

論文

  • Prolonged Hypocenter Migration in a Lower‐Crustal Earthquake Swarm in Japan: Positive Feedback Between Heat Influx and Fluid Production 査読

    Junichi Nakajima, Kazuki Miyazaki, Nobuaki Suenaga, Shintaro Azuma, Shoichi Yoshioka

    Journal of Geophysical Research: Solid Earth   131 ( 4 )   2026年4月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：American Geophysical Union (AGU)  

    Abstract

    The Yamaguchi earthquake swarm in western Japan occurred at unusually deep depths (25–40 km), well below the seismogenic zone, and exhibited prolonged zigzag hypocenter migrations over at least ∼180 days. Seismicity initiated in the southwestern part of the swarm area, followed by systematic migration eastward, northeastward, and northwestward. The swarm is confined in an area of ∼10 × 10 km, but a total distance of small‐scale zigzag hypocenter migrations reaches ∼160 km in the period from February 1 to 31 July 2025, with an average velocity of ∼0.9 km/day. Spectral analyses indicate that low‐frequency earthquakes are relatively enriched in low‐frequency energy but form a continuum with regular earthquakes. Fifteen deep earthquakes occur in the early stage of the swarm activity at ∼72 km depth below the swarm area. We propose that high‐temperature fluids ascending in the mantle wedge cause the deep earthquake cluster on their pathways, which eventually infiltrate pre‐existing fault zones in the lower crust. Substantial heat flux, carried by high‐temperature fluids and injected into the lower crust, induces dehydration of hydrous minerals along fault zones, supplying aqueous fluids, reducing the frictional strength, and triggering brittle failure even in the lower crust. We interpret that positive feedback between externally injected high‐temperature fluids and internally produced aqueous fluids sustains long‐term zigzag hypocenter migrations. These interpretations would highlight the potential role of high‐temperature fluid migrations and resultant dehydration reactions along fault zones for triggering and sustaining lower‐crustal earthquake swarms in regions normally dominated by ductile deformation.

    DOI： 10.1029/2025jb032955

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    その他リンク： https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1029/2025JB032955

  • High-pressure picosecond acoustics for ferropericlase and bridgmanite: Elastic properties up to 86 GPa 査読

    Tatsuya Wakamatsu, Yoshiyuki Okuda, Kenji Ohta, Yu Nishihara, Takashi Yagi, Shintaro Azuma

    High Pressure Research   2026年

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  • Temperature and pressure dependence on slip systems in MgO: Insights from large-strain deformation experiments using the rotational diamond anvil cell 査読

    Keiya Ishimori, Shintaro Azuma, Kentaro Uesugi, Masahiro Yasutake, Keishi Okazaki, Bunrin Natsui, Eranga Gyanath Jayawickrama, Kenji Ohta

    Physics of the Earth and Planetary Interiors   369   107461 - 107461   2025年12月

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    担当区分：責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    DOI： 10.1016/j.pepi.2025.107461

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  • Crystallographic preferred orientation of (Mg,Fe)O up to 125 GPa inferred from torsional deformation experiments using a rotational diamond anvil cell

    Bunrin Natsui, Shintaro Azuma, Keishi Okazaki, Kentaro Uesugi, Masahiro Yasutake, Saori Kawaguchi-Imada, Ryuichi Nomura, Kenji Ohta

    Physics of the Earth and Planetary Interiors   366   107392 - 107392   2025年9月

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    担当区分：責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    DOI： 10.1016/j.pepi.2025.107392

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  • Characterization of the lattice preferred orientation of hcp iron transformed from the single-crystal bcc phase in situ at high pressures up to 80 GPa 査読

    Yohan Park, Tatsuya Wakamatsu, Shintaro Azuma, Yu Nishihara, Kenji Ohta

    Physics and Chemistry of Minerals   51 ( 3 )   2024年8月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Studying the anisotropic physical properties of hexagonal closed-packed (hcp) iron is essential for understanding the properties of the Earth’s inner core related to the preferred orientation of the inner core materials suggested by seismic observations. Investigating the anisotropic physical properties of hcp iron requires (1) the synthesis of hcp iron samples that exhibit several distinctive types of strong lattice preferred orientation (LPO) and (2) the quantitative LPO analysis of the samples. Here, we report the distinctive LPO of hcp iron produced from single-crystal body-centered cubic (bcc) iron compressed along three different crystallographic orientations ([100], [110], and [111]) in a diamond anvil cell based on synchrotron multiangle X-ray diffraction measurements up to 80 GPa and 300 K. The orientation relationships between hcp iron and bcc iron are consistent with the Burgers orientation relationship with variant selection. We show that the present method is a way to synthesize hcp iron with strong and characteristic LPO, which is beneficial for experimentally evaluating the anisotropic physical properties of hcp iron.

    DOI： 10.1007/s00269-024-01293-6

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    その他リンク： https://link.springer.com/article/10.1007/s00269-024-01293-6/fulltext.html

  • Near-infrared focused heating method for the rotational diamond anvil cell 査読

    Shintaro Azuma, Keishi Okazaki, Kentaro Uesugi, Masahiro Yasutake, Bunrin Natsui, Eranga Jayawickrama, Keiya Ishimori, Yoshiyuki Okuda, Yohan Park, Ryuichi Nomura

    Review of Scientific Instruments   95 ( 7 )   2024年7月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：AIP Publishing  

    We developed a near-infrared focused heating system (IRrDAC) for deformation experiments using a rotational diamond anvil cell. This study reports the results of annealing tests on silver and antigorite conducted at SPring-8 (BL47XU) using the IRrDAC system. The experimental results demonstrated the melting of silver and the dehydration of antigorite, confirming the capability of this system. The reproducible relationships between temperature and input power were also confirmed. The IRrDAC system enables deformation experiments at pressures equivalent to those of the lower mantle under homogeneous and stable temperatures and is expected to contribute to the understanding of deep Earth rheology.

    DOI： 10.1063/5.0202913

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  • Low-temperature friction experiments on ice–salt mixtures: Implications for the strength of ice plate boundaries on Europa 査読

    Yusuke Okazaki, Shintaro Azuma, Daijiro Fukuhara, Ikuo Katayama, Yasuhito Sekine, Tomotaka Saruya

    Icarus   115961 - 115961   2024年1月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    DOI： 10.1016/j.icarus.2024.115961

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  • Measuring the Electrical Resistivity of Liquid Iron to 1.4 Mbar

    Kenji Ohta, Sho Suehiro, Saori I. Kawaguchi, Yoshiyuki Okuda, Tatsuya Wakamatsu, Kei Hirose, Yasuo Ohishi, Manabu Kodama, Shuichiro Hirai, Shintaro Azuma

    Physical Review Letters   130 ( 26 )   2023年6月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：American Physical Society (APS)  

    DOI： 10.1103/physrevlett.130.266301

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    その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevLett.130.266301/fulltext

  • Development of Lattice‐Preferred Orientations of MgO Periclase From Strain Rate Controlled Shear Deformation Experiments Under Pressure up to 120 GPa 査読

    Yohan Park, Shintaro Azuma, Keishi Okazaki, Kentaro Uesugi, Masahiro Yasutake, Yu Nishihara, Ryuichi Nomura

    Geophysical Research Letters   49 ( 21 )   2022年11月

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    担当区分：責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：American Geophysical Union (AGU)  

    DOI： 10.1029/2022gl100178

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    その他リンク： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1029/2022GL100178

  • Viscosity of Earth’s inner core constrained by Fe–Ni interdiffusion in Fe–Si alloy in an internal-resistive-heated diamond anvil cell 査読

    Yohan Park, Kyoko Yonemitsu, Kei Hirose, Yasuhiro Kuwayama, Shintaro Azuma, Kenji Ohta

    Mineralogical Society of America   108 ( 6 )   1064 - 1071   2022年8月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Mineralogical Society of America  

    Abstract

    Diffusivity in iron (Fe) alloys at high pressures and temperatures imposes constraints on the transport properties of the inner core, such as viscosity. Because silicon (Si) is among the most likely candidates for light elements in the inner core, the presence of Si must be considered when studying diffusivity in the Earth’s inner core. In this study, we conducted diffusion experiments under pressures up to about 50 GPa using an internal-resistive-heated diamond-anvil cell (DAC) that ensures stable and homogeneous heating compared with a conventional laser-heated DAC and thus allows us to conduct more reliable diffusion experiments under high pressure. We determined the coefficients of Fe–nickel (Ni) interdiffusion in the Fe–Si 2 wt% alloy. The obtained diffusion coefficients follow a homologous temperature relationship derived from previous studies without considering Si. This indicates that the effect of Si on Fe–Ni interdiffusion is not significant. The upper limit of the viscosity of the inner core inferred from our results is low, indicating that the Lorentz force is a plausible mechanism to deform the inner core.

    DOI： 10.2138/am-2022-8541

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  • The Role of Post‐Shock Heating by Plastic Deformation During Impact Devolatilization of Calcite (CaCO 3 ) 査読

    Kosuke Kurosawa, Hidenori Genda, Shintaro Azuma, Keishi Okazaki

    Geophysical Research Letters   48 ( 7 )   2021年4月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：American Geophysical Union (AGU)  

    DOI： 10.1029/2020gl091130

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    その他リンク： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1029/2020GL091130

  • Sensitivity of elastic thickness to water in the Martian lithosphere 査読

    Katayama, I., Matsuoka, Y., Azuma, S.

    Progress in Earth and Planetary Science   6 ( 1 )   2019年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1186/s40645-019-0298-6

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  • Anvil design for slip-free high pressure deformation experiments in a rotational diamond anvil cell 査読

    Azuma, S., Nomura, R., Uesugi, K., Nakashima, Y., Kojima, Y., Doi, S., Kakizawa, S.

    High Pressure Research   38 ( 1 )   2018年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1080/08957959.2017.1396327

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  • Initiation of plate tectonics in the Hadean: Eclogitization triggered by the ABEL Bombardment 査読

    Maruyama, S., Santosh, M., Azuma, S.

    Geoscience Frontiers   9 ( 4 )   2018年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.gsf.2016.11.009

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  • Evolution of the rheological structure of Mars 査読

    Shintaro Azuma, Ikuo Katayama

    Earth, Planets and Space   69 ( 1 )   2017年12月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC  

    DOI： 10.1186/s40623-016-0593-z

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    その他リンク： http://link.springer.com/article/10.1186/s40623-016-0593-z/fulltext.html

  • 岩石の変形特性に対する水の効果と大陸・海洋プレートのレオロジー構造 査読

    片山 郁夫, 東 真太郎

    地質学雑誌   123 ( 6 )   365 - 377   2017年6月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：一般社団法人 日本地質学会  

    <p>岩石の変形特性は水の存在に強い影響を受けるため，地球内部のレオロジー構造は水の有無によって大きく異なる．本総説では，最新の岩石変形実験の結果に基づき，大陸プレートと海洋プレートのレオロジー構造を作成し，両地域でみられるテクトニクスと水の関連性を議論した．その結果，1）大陸地殻の下部には強度の弱面が存在するため変形が集中すること，2）大陸下のリソスフェアが対流に巻きこまれず安定的に存在するには水に乏しい必要があること，3）大陸縁辺部では，前弧側は沈み込むプレートからの供給により水に富んでいるのに対し，背弧側では島弧マグマの形成により水に乏しいこと，4）海洋リソスフェアは，中央海嶺での水の分別作用により，全体的に水に乏しいこと，5）海溝付近の海洋プレートの一部は，アウターライズ断層沿いの水の侵入により弱化していること，などがレオロジー構造から推察された．</p>

    DOI： 10.5575/geosoc.2017.0019

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  • Subduction of the primordial crust into the deep mantle 査読

    Ichikawa, H., Gréaux, S., Azuma, S.

    Geoscience Frontiers   8 ( 2 )   347 - 354   2017年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    DOI： 10.1016/j.gsf.2016.08.003

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  • High-pressure rotational deformation apparatus to 135 GPa 査読

    Nomura, R., Azuma, S., Uesugi, K., Nakashima, Y., Irifune, T., Shinmei, T., Kakizawa, S., Kojima, Y., Kadobayashi, H.

    Review of Scientific Instruments   88 ( 4 )   2017年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1063/1.4979562

    Web of Science

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  • Why primordial continents were recycled to the deep: Role of subduction erosion 査読

    Azuma, S., Yamamoto, S., Ichikawa, H., Maruyama, S.

    Geoscience Frontiers   8 ( 2 )   2017年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.gsf.2016.08.001

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  • 月内部のレオロジー構造から考察する月震の発生メカニズム 査読

    Shintaro Azuma, Ikuo Katayama

    日本惑星科学会誌遊星人   2015年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.14909/yuseijin.24.4_318

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  • Deformation microstructures of glaucophane and lawsonite in experimentally deformed blueschists: Implications for intermediate-depth intraplate earthquakes 査読

    Kim, D., Katayama, I., Wallis, S., Michibayashi, K., Miyake, A., Seto, Y., Azuma, S.

    Journal of Geophysical Research: Solid Earth   120 ( 2 )   2015年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/2014JB011528

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  • Rheological decoupling at the Moho and implication to Venusian tectonics 査読

    Azuma, S., Katayama, I., Nakakuki, T.

    Scientific Reports   4   2014年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1038/srep04403

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  • 海洋モホ面でのレオロジー的不連続性

    片山郁夫, 東真太郎, 武藤潤

    月刊地球   34 ( 4 )   217 - 220   2012年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：海洋出版  

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  • Strength contrast between plagioclase and olivine at water-rich Moho depths 査読

    AZUMA Shintaro, KATAYAMA Ikuo, HIRAUCHI Ken-ichi, YAMASHITA Shigeru

    Journal of mineralogical and petrological sciences   105 ( 5 )   286 - 290   2010年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：日本鉱物科学会  

    DOI： 10.2465/jmps.100618b

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MISC

  • 近赤外線加熱法による回転式ダイヤモンドアンビルセルの高温条件の実現

    東真太郎, 岡崎啓史, 上杉健太朗, 安武正展, 夏井文凛, JAYAWICKRAMA Eranga, 野村龍一

    日本鉱物科学会年会講演要旨(Web)   2023   2023年

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  • 下部マントル圧力下大歪変形実験でのFeO多結晶体の結晶選択配向特性

    夏井文凜, 東真太郎, 岡崎啓史, 上杉健太朗, 安武正展, 野村龍一

    日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web)   2023   2023年

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  • 回転式DACを用いた下部マントル圧力下大歪変形実験より検討するWue stite多結晶体の変形特性

    夏井文凜, 東真太郎, 岡崎啓史, 上杉健太朗, 安武正展, 河口沙織, 野村龍一, 太田健二

    日本鉱物科学会年会講演要旨(Web)   2023   2023年

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  • 月内部のレオロジー構造から考察する月震の発生メカニズム

    東 真太郎, 片山 郁夫

    遊・星・人 : 日本惑星科学会誌   24 ( 4 )   318 - 325   2015年12月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

    アポロ計画で設置された地震計によって月にも地震(月震)が起きることがわかっている.月震は発生領域や発生メカニズムによって,浅発月震,深発月震,熱月震,インパクトによる月震に分類されており,我々はこの月震の中でも深さ約800-1200km付近で起きる深発月震について,月内部のレオロジー構造とともに考察した.月内部の温度構造から考察されるレオロジー構造から,深発月震は明らかに塑性変形領域で発生していることがわかった.通常は破壊や滑りが起こらない塑性変形領域で深発月震が起こるメカニズムを,地球で起きる地震の発生メカニズムのモデルを参考に考察した.

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講演・口頭発表等

  • 【招待講演】High pressure shear deformation experiments on MgO periclase under pressure up to 120 GPa: Toward understanding anisotropy in the lowermost mantle 招待

    Park Yohan, 東真太郎, 岡崎啓史, 上杉健太郎, 安武正展, 野村龍一

    日本地球惑星科学連合2022年大会  2022年5月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 【招待講演】回転式DACを用いた超高圧変形実験から考察する下部マントルとスラブの強度コントラスト 招待

    東真太郎, 野村龍一, 上杉健太朗, 甕聡子, 西原遊, 土居峻太, 有本岳史, 入舩徹男

    第７回愛媛大学先進超高圧科学研究拠点(PRIUS)シンポジウム  2021年3月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 【招待講演】Two phase deformation experiments of bridgmanite and ferropericlase under high pressure and large strain 招待

    2020年9月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 【招待講演】回転式ダイヤモンドアンビルセルの開発と下部マントル物質の大歪変形実験 招待

    東真太郎, 野村龍一, 上杉健太朗, 西原遊, 土居峻太, 有本岳史, 入舩徹男

    日本地球惑星科学連合2019年大会  2019年5月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 【招待講演】Development of the rotational diamond anvil cell for high-pressure deformation experiments and its measurement systems 招待

    東真太郎, 野村龍一, 上杉健太朗, 西原遊, 土居峻太, 有本岳史, 入舩徹男

    日本地球惑星科学連合2019年大会  2019年5月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 【招待講演】A new apparatus for high-pressure deformation experiments and deformation microstructures of lower mantle materials 招待

    2019年3月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 【招待講演】NPDの利用によって広がる超高圧変形試験機回転式DACの可能性 招待

    東真太郎

    GRC 1st NPD Workshop  2018年2月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 【招待講演】回転式ダイヤモンドアンビルセルとホウ素ドープダイヤモンドの融合による大ひずみ変形その場電気伝導度測定 招待

    東真太郎, 松本凌, 太田健二, 高野 義彦

    日本地球惑星科学連合2025年大会  2025年5月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 【招待講演】火星のレオロジー構造の進化 招待

    東真太郎, 片山郁夫

    日本地球惑星科学連合2016年大会  2016年5月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 【招待講演】固体地球科学と材料科学の融合における回転式ダイヤモンドアンビルセルが担える役割 招待

    東真太郎, 太田健二

    日本地球惑星科学連合2024年大会  2024年5月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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受賞

  • 異分野融合研究支援賞

    2022年3月   東京工業大学  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 岩石の高速破壊過程：地震から天体衝突までの統一的理解

    研究課題/領域番号：25H00692  2025年4月 - 2029年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    岡崎 啓史, 東真太郎, 安武正展, 小池みずほ, 黒澤耕介

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    配分額：46410000円 （ 直接経費：35700000円 、 間接経費：10710000円 ）

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  • 回転式DACによる超高圧高温変形実験から明らかにする深部スラブの変形特性

    研究課題/領域番号：24K00729  2024年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    東 真太郎, 太田 健二, 岡崎 啓史, 安武 正展

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    配分額：18590000円 （ 直接経費：14300000円 、 間接経費：4290000円 ）

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  • 地球深部極限環境下の固体イオニクス

    研究課題/領域番号：24H00266  2024年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    太田 健二, 小山 崇夫, 八木 貴志, 東 真太郎, 出倉 春彦

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    配分額：47840000円 （ 直接経費：36800000円 、 間接経費：11040000円 ）

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  • ダイヤモンド量子センサによる高圧超伝導体のナノスケール物性計測

    研究課題/領域番号：23K26528  2024年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    荒井 慧悟, 松本 凌, 東 真太郎

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    配分額：5330000円 （ 直接経費：4100000円 、 間接経費：1230000円 ）

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  • 回転式DAC × レーザー加熱 = 地球深部に沈み込んだ海洋地殻の変形特性の解明

    研究課題/領域番号：21K18647  2021年7月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    東 真太郎

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：6110000円 （ 直接経費：4700000円 、 間接経費：1410000円 ）

    [研究概要]
    本研究は、応募者グループが独自に開発した回転式ダイヤモンドアンビルセル(DAC)における新たな高温技術を切り開くとともに、下部マントル領域(>23GPa)に沈み込んだプレートの海洋地殻部分を構成する高圧鉱物の変形特性の解明に貢献することを目的とする。
    [挑戦的研究としての意義]
    回転式ダイヤモンドアンビル装置は、変形特性に関して地球内部全域を研究対象とするために、応募者グループが独自に開発を進めてきた超高圧変形試験機であり、この変形試験機にレーザー加熱やその他の新たな高温技術を導入・実用化に挑戦することで、圧力だけでなく変形実験が可能な温度範囲の拡大と安定化を試みる。それと同時に、地球内部のダイナミクスとその進化を解明する上で重要でありながら、研究例がほとんどない、もしくは、その技術的困難さから制限付きの実験結果しかない海洋地殻における高圧鉱物の変形特性の理解を前進させる。
    [結果の概要]
    まず新たに光学系を組むことで、ファイバーレーザーによる回転式DACの片面加熱が可能となった。しかし、試料中の大きな温度勾配を避けることは困難であるため、これに加えて、新たにより安定した外熱式加熱を実現するため、回転式DACに導入する赤外線集光加熱システムの開発を進めている。現在赤外線を放射するハロゲンランプ部分が完成し、大気圧下におけるテストでは、773 K以上の加熱を安定に行えることが確認できた。このシステムを実際の回転式DACに装備させることで、1573 K以上の加熱が可能となることが期待される。

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  • 超高圧超大歪み変形実験による全マントル領域を網羅する地球内部レオロジー断面の決定

    研究課題/領域番号：21H04528  2021年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    岡崎 啓史, 野村 龍一, 東 真太郎, 上杉 健太朗

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：43160000円 （ 直接経費：33200000円 、 間接経費：9960000円 ）

    2021年度に当初の計画通り、海洋研究開発機構高知コア研究所へ改良型回転式ダイヤモンドアンビル装置を新たに設置することができた。なお、2022年度からの研究代表者の広島大学への異動に伴い当該装置も広島大学へ移設した。回転式ダイヤモンドアンビル装置は持ち運び可能であるため、2022年度からはSPring-8に持ち込み、既設の回転式ダイヤモンドアンビル装置と置き換えて放射光実験でも使用予定である。また、SPring-8の測定系についても研究分担者であるSPring-8のビームラインサイエンティストの上杉博士を中心に新しい光学素子を導入するなどのアップデートをおこなうことができた。
    2021年度はSPring-8のビームタイムを前期後期で各1週間ほど確保することができ(前期は研究分担者である野村、東両博士が申請代表、後期は東、岡﨑が申請代表)、本研究のテーマであるマントル遷移層周辺の圧力条件(およそ20GPa)において、カンラン石の相転移による粘性率低下と深発地震断層形成のプロセスを放射光XRD測定による鉱物組成と応力変化のリアルタイム観察をおこなうことができた。出発試料としてはカンラン石94%、斜方輝石6%の模擬マントル物質を使用した。また、放射光実験から得られたXRDデータから試料にかかる応力を計算するMatlabのスクリプトを作成することができた。今年度は昇温がうまくいかず、比較的低温のデータしか取得できなかったが、放射光下で変形実験をおこなうことに成功し、模擬マントル物質の相転移を伴わない際の応力歪曲線を取得することができた。

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  • 高圧変形実験技術の革新による地球内核の複雑な地震波構造の起源とダイナミクスの解明

    研究課題/領域番号：19H00724  2019年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    野村 龍一, 西原 遊, 東 真太郎, 上杉 健太朗

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：46670000円 （ 直接経費：35900000円 、 間接経費：10770000円 ）

    本課題では、超高圧高温環境下での変形実験が可能な回転式ダイヤモンドアンビル装置と放射光X線測定系の高度化を行い、地球内核圧力温度までの定量的変形実験を可能にすることを目指している。
    本年度は、大型放射光施設SPring-8における実験系の高度化を行った。具体的には高圧高温変形機構(真空チャンバー付きギアボックス)の改造および輻射温度測定用分光器の導入を行った。また、超高圧高温環境下における金属鉄の力学データの取得を行った。

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  • 新しく開発した超高圧変形装置を用いたD''層のレオロジーに関する実験的研究

    研究課題/領域番号：19H02003  2019年4月 - 2022年3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)

    東 真太郎, 野村 龍一

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    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 ）

    地球マントルの最下部に位置するD''層の変形特性を解明するため、開発した変形装置「回転式ダイヤモンドアンビルセル」とD''層を構成する鉱物（ポストペロブスカイト、ペリクレース)を用いた超高圧大ひずみ変形実験に挑戦した。D''層の圧力条件(120 GPa)でペリクレースの変形実験を行うと、変形とともに結晶の方位が特定の方向に揃っていくことが確認された（結晶方位選択配向）。この結果から、観測で確認されているD''層の地震波異方性にペリクレースの変形が大きく寄与している可能性が示された。一方ポストペロブスカイトの結果は、回転式ダイヤモンドアンビルセル中での合成の成功に留まった。

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  • 回転式ダイヤモンドアンビル装置による沈み込んだスラブ内レオロジーの検証

    研究課題/領域番号：18H04370  2018年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    東 真太郎

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    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 ）

    本研究の課題として、ブリッジマナイトとフェロペリクレースの超高圧高温下における大ひずみ変形微細組織を明らかにすることと、力学データ(応力-歪曲線)を取得することが挙げられる。
    今年度は回転式ダイヤモンドアンビル装置(回転式DAC)に真空チャンバーを導入したことによる高温実験(<～1000K)、そしてX線その場観察によって応力データを取得することが可能になったため、これまで行えなかったブリッジマナイトとフェロペリクレースの大ひずみ高温高圧変形実験が可能になった。実際にブリッジマナイトとフェロペリクレースの高温高圧変形実験(P=49 GPa, T= 723 K)をSPring-8において試験的に行い、応力データを取得することができた。この応力データによると、先行研究と同様にブリッジマナイトがフェロペリクレースに比べて非常に強度が高いことが示された。しかし、歪が大きくなるにつれて、ブリッジマナイトの応力のみが減少する傾向が見られた。これは変形が進むにつれて、フェロペリクレースがネットワークを形成することで、全体の強度を支え、ブリッジマナイト中の応力がフェロペリクレースに近づいている可能性がある。室温、超高圧(～26-85 GPa)で行われた変形実験の微細組織を観察しても、弱相であるフェロペリクレースの連結度は歪の大きさに比例する傾向が見出された。これらの結果は、ブリッジマナイトと比較しフェロペリクレース(～30vol%)が十分に弱く、全体の系の力学特性を支配する可能性を示唆している。

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  • 高圧下において部分溶融が及ぼす岩石レオロジーへの影響

    研究課題/領域番号：16J02747  2016年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    東 真太郎

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）

    マントル全域の超高圧力を再現でき、大歪変形実験(ねじり試験)を可能とする変形試験機の必要性とその重要度を鑑み、当初の予定とは異なるがダイヤモンドアンビルセルを改良した回転式ダイヤモンドアンビルセル (回転式DAC)の開発にエフォートを割いた。
    昨年度に予定していた通り、回転式ダイヤモンドアンビルセルでの変形実験中に応力測定を行えるようにSPring-8での開発、そして高温実験を可能にするために回転式DAC専用の真空チャンバー(+外熱式ヒーター)の導入を行った。
    これにより変形実験中にXRDによる応力測定と、1000 Kまでの高温実験が可能となった。
    これによって、変形実験装置に必要な高圧、高温、歪(歪速度)の測定と制御、応力測定の要素が全て揃ったことになり、改良は必要なものの、変形実験装置として完成したと言える。
    この回転式DACを用いて、ブリッジマナイトとフェロペリクレースの２相系の変形実験を行なった。実験条件として室温、圧力=～26-85 GPaである。歪については試料が円柱型のねじり試験であるため、幅があるが最大で歪～10ほどまでの解析を行なった。各条件における微細組織の観察を行なったところ、弱相であるフェロペリクレースの連結度は歪の大きさに比例する傾向が見出された。これはブリッジマナイトと比較し、フェロペリクレース(～30vol%)が十分に弱く、全体の系の力学特性を支配する可能性を示唆している。SPring-8(BL47XU)においてX線その場観察によって取得された変形実験中のブリッジマナイトとフェロペリクレースの応力データについても、先行研究(e.g., Girard et al., 2016)と同様にブリッジマナイトが優位に強度が大きいことを示した。

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  • AEとECの複合測定を用いた高圧下における固液２相系の剪断不安定化に関する研究

    研究課題/領域番号：15K13596  2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    久保 友明, 加藤 工, 東 真太郎

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    担当区分：連携研究者 

    配分額：3640000円 （ 直接経費：2800000円 、 間接経費：840000円 ）

    稍深発地震や深発月震の原因とされる脱水反応や部分融解など固液2相系の剪断不安定化プロセスを実験的に検討するために、高圧下で大歪みせん断変形場を実現し放射光X線その場観察および多端子AE測定を行う実験システムを開発し、カンラン石と少量の玄武岩メルトの系やカンラン石とアンチゴライト脱水系において実験を行った。特にカンラン石―アンチゴライト2相系においてはせん断変形場において変形が局所化していく様子がその場観察でき、せん断面には細粒のガウジ層も観測された。昇温脱水時にはせん断変形が激しくなり小規模のAEが多発する。変形が局所化したせん断面において脱水時には不安定なすべりが発生している可能性がある。

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  • 斜長石とかんらん石の相対強度から考察する地球型惑星内部のレオロジー層構造

    研究課題/領域番号：12J07109  2012年 - 2013年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    東 真太郎

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    配分額：1800000円 （ 直接経費：1800000円 ）

    本年度は前年度の研究内容を発展させ、今後他の地球型惑星のレオロジー層構造に応用するため、そして、より現実に近いモデルでテクトニクスを考察するために、以下の研究を実施した。
    ① 実験の力学データを基に、今まで無かった斜長石のパイエルスメカニズムのパラメータを求め、流動則を決定した。
    これによって、より現実に近い金星の内部のレオロジー層構造や、他の地球型惑星の内部にも応用できるように、地殻の比較的低温側(<1000℃)でのレオロジーの考察が可能となった。この流動則を求めることで、惑星内部の歪速度、温度、圧力に外挿することができる。
    ② 前年度は1次元のシミュレーションをすることで、金星のプレート内の変形を考察したが、今年度は、それをさらに発展させ2次元の対流シミュレーションを行った。その際使用された金星内部のレオロジーモデルは上記のパイエルスメカニズムも含めた流動則によってレオロジーモデルを計算した。
    これまでにパイエルスメカニズムを含めて2次元のモデリングを行った先行研究は無かった。そしてより現実的なシミュレーションでも地殻とマントルに強度差がある場合、マントルと地殻がデカップリングを起こし、金星では地球のような沈み込みプロセス(プレートテクトニクス)が起きない事がわかった。これは地球と金星の生命を含めた惑星の進化を分ける1つの要因と考えられる。
    ③ 2次元のシミュレーション以外の部分は論文としてまとめられ、Scientific Reportsに掲載されました。2次元のシミュレーションも論文執筆中であり、近々投稿予定である。

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