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地球システム科学研究室

教員

小畠 秀和(教授)KOBATAKE Hidekazu

DB

研究分野 地球物質科学
研究室 HS-110
TEL 0774-65-6680
FAX 0774-65-6801
E-mail hkobatak@mail.doshisha.ac.jp

福間 浩司(准教授)Koji FUKUMA

DB

研究分野 磁気から探る気候変動
研究室 KE-309
TEL 0742-71-7340
FAX 0774-65-6801
E-mail kfukuma@mail.doshisha.ac.jp

研究内容

地球物質科学

小畠 秀和 教授

地球システムではいろいろな物質がその形を変え、循環しています。当研究室では、結晶成長や物性計測といった物質科学的視点から、このシステムを作りだした地球の進化やその未来についての研究を展開しています。溶けたマグマのように1000度を超える高温の物質の性質を明らかにすることや、地球の歴史を通じて長い時間をかけて進行する変化、そして複雑な生命活動が関与する結晶成長を解明することを目指しています。これら多岐にわたる地球上で起こる現象を、核形成や結晶成長、物性計測といった切り口から普遍的な科学として理解し、解明していきます。地球の問題を解決するために、研究のフロンティアを一緒に広げていきましょう。


主な研究テーマ

浮遊法による非接触での高温融体の物性計測
 浮遊法を用いて、容器を用いた方法ではアプローチが難しかった高温の溶融状態にある物質の熱物性を調べます。高温の物質がどういった性質を持っているのか、実験的に明らかにしていきます。

新しい高温での温度測定法の開発
 高温のマグマなどの物性を非接触で測定しても、その物性が現れる温度が正確に測定できていなければあまり意味がありません。これまで非接触での温度測定で利用されてきた放射温度計による温度計測では、放射率と呼ばれる物質固有の物性値が必要でした。そこで、産業技術総合研究所と東北大学との共同研究で、放射率がなくても温度が測定できる新しい高温での温度測定法の開発を進めています。

核形成および結晶化プロセスのその場観察
 高温のマグマからどのように結晶が生まれて来るのか、この研究室では高温のその場観察装置を用いて、高温の融体から結晶が成長していく様子を明らかにするための研究を進めています。

潜熱を利用した熱エネルギー貯蔵材料開発
 エネルギーを熱として貯蔵し利用する技術が変動の大きい再生可能エネルギーを安定化させる技術として、世界で注目されています。この熱エネルギー貯蔵の効率を上げる方法として、高温での融解熱などを利用した熱エネルギー貯蔵材料の研究を進めています。

過冷却からの機能性材料の作製
 浮遊法を用いることで、容器を用いた方法では難しい準安定な物質を作り出すことができます。この浮遊法を使い、新しい材料の開発や、容器のない宇宙空間で形成された地球外物質の進化を明らかにする研究を進めています。

生命活動が関わる結晶成長とその利用
 養殖で出てくる貝殻などは現在、水産廃棄物として処分されています。こういった生命活動で生まれた結晶を機能性材料として使うことができないか研究を進めています。

風化プロセスにおける結晶成長
風化では岩石を構成する鉱物が破壊されるプロセスですが、同紙に新しい別の結晶が成長する瞬間でもあります。この風化を別の新しい結晶が生まれる場としてとらえて研究しています。

地球物質科学

福間 浩司 准教授

 地球環境問題の特質は、人間活動によって生み出される物質やエネルギーが自然のシステムに擾乱をもたらし、その結果として人類の生存基盤が脅かされることにある。たとえば、二酸化炭素やフロンもそれ自体が有毒なのではなく、地球システムに大きな変化を引き起こすことによって人間に不安や不都合を与えることになる。地球環境の理解に欠かせないのは、地球システムの成り立ちと変化についての研究である。
 本研究室では気候変動や地圏環境の変化などについて、地球科学を基礎とした解析と評価、モデリングなどの研究を行なう。たとえば、地球上の岩石や海底・湖底の堆積物には、顕著な磁性(強磁性、フェリ磁性、反強磁性など)を示す磁性鉱物(酸化鉄、硫化鉄、水酸化鉄など)が含まれている。磁気テープやフロッピー・ディスクがさまざまな情報を保持するように、岩石や堆積物中の磁性鉱物も自然残留磁化として過去の地球磁場の情報を記録する。残留磁化を測定することによって過去の地球磁場の記録を解読し、それを利用して岩石や地層の対比と年代推定、大陸移動や地殻変動などを探る研究を古地磁気学(paleomagnetism)という。さらに、磁性鉱物の種類や粒子サイズ、含有量などを調べることによって、堆積物の供給源や運搬経路、堆積時の水域の環境の変化を解読し、環境システムや気候変動の研究に利用することもでき、このような研究を環境磁気学(environmental magnetism)と呼んでいる。磁気測定を利用した地球環境やテクトニクスの研究は多種多様な試料を対象として行なわれており、地球環境の理解や近未来予測に大きく貢献すると期待されている。堆積物の記録は地球と人類の歴史を理解するためのアーカイヴであるとともに、未知の世界を探ろうとする人間の知的フロンティアでもある。

主な研究テーマ

堆積物の磁気特性を指標とした環境変動の解析

 海底や湖底から採取した堆積物試料の磁気特性を明らかにし、環境システムや気候変動との対応を検討する。磁気特性のデータについて時系列解析や因子分析、地理情報システムを用いた解析等を行ない、物質移動のモデリングや定量的環境指標の検出を試みる。

古地磁気永年変化と古地球磁場強度変化、地球磁場逆転史の研究 
 地球磁場の逆転は地球規模で同時に起こる現象であり、汎世界的な同時面を規定する。また、地磁気永年変化や地球磁場強度の変化はさらに詳細な年代測定や地層の対比に有効であり、気候変動や人類進化の研究にも広く用いられている。また、地球深部のダイナミクスを理解するための手がかりとしても重要である。