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岡山大学 理学部 地球科学科

自然科学(理・工)

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先端数物系科学

岩石圏科学分野 地球惑星物理学分野 地球惑星化学分野 大気科学分野

理学部 地球科学科

https://earth.desc.okayama-u.ac.jp/

研究分野の紹介

 地球科学科は,岩石圏科学,地球惑星物理学,地球惑星化学および大気科学の4分野からなり,計12名の教員がそれぞれ研究活動を行っています。その研究対象は地球のみならず他の惑星を含み,空間スケールは地球規模の大気循環から原子サイズまで,時間スケールは数十億年にわたる惑星の進化から秒単位の地震現象まで,多岐にわたります。地球惑星科学では,このような広い時空間における現象を多角的に扱うことが求められます。4分野の名前に示されるような様々な観点からの研究をシームレスに繋ぎ,地球や惑星システムの仕組みを解明することが我々の目標です。

岩石圏科学分野

「岩石圏科学分野」では,地球の長い歴史の中で起きてきた様々な地質現象を主に物質科学的手法から研究しています。固体地球の大部分は岩石から構成されおり,地球の進化の過程の情報が岩石とその構成要素である鉱物の中に残されています。鉱物の相平衡関係の解析や化学組成分析,状態分析などによって,地表からマントル,核にかけての構造と進化の歴史が解読できます。

【研究の基盤科学技術と産学連携の可能性】
「岩石圏科学分野」では光学顕微鏡や電子顕微鏡を用いた岩石や鉱物の組織形態の分析,電子線マイクロプローブによる化学分析,ラマン分光などの状態分析から,岩石の成因や岩石が経験した温度・圧力の履歴,岩石と水などの流体との反応などを調べます。さらに,ダイヤモンドアンビルセルなどの高圧装置により惑星内部の高温・高圧環境を実験室で再現して,放射光X線を用いた試料の3次元CT観察や弾性測定などの研究が行われています。この他,情報科学的手法を用いて環境汚染物質の空間分布を調べることも行われています。

地球惑星物理学分野

「地球惑星物理学分野」では,地震に代表される地球の物理現象の研究を進めています。観測された地震波記録の解析からは,地下構造や震源断層などに関する研究が進められています。また,活断層の研究では,それぞれの断層の危険度評価や,将来の大規模地震の規模と頻度を予測する確率評価手法の確立を目指しています。このほか,この分野では地球と惑星を構成する物質の物理的性質を実験から調べる研究も行われています。

【研究の基盤科学技術と産学連携の可能性】
「地球惑星物理学分野」の研究手法はコンピューターを用いた数値解析・数値シミュレーションと高温高圧実験に分かれます。前者では,地震波動伝播シミュレーションや逆問題による地震波形記録の解析などに関する手法の開発が行われています。また,AIを用いて,地形区分の自動化や10万年後までの地形変化シミュレーションが行われています。実験的研究では,放射光を利用した高温高圧環境でのX線回折等により地球深部物質の物理的性質を調べています。

地球惑星化学分野

「地球惑星化学分野」では,分析化学的手法を用いて地球表層環境の進化や現代の地球環境に及ぼす人間活動の影響評価などに関する研究を主に行っています。サンゴなどの元素分析や同位体分析から海水温や酸性度などの海洋環境の変化を調べ,過去の気候変動に関する研究を行っています。河川水や地下水の研究では水循環プロセスなどの環境評価を行います。また,地球の岩石や隕石の研究からは,大陸の形成プロセスや太陽系の天体の初期進化に関する知見が得られます。

【研究の基盤科学技術と産学連携の可能性】
「地球惑星化学分野」で用いられる分析化学的手法は,主に微量元素分析と同位体分析です。この分野では誘導結合プラズマ発光分光分析計や誘導結合プラズマ質量分析計,表面電離型質量分析計などを用いて,天然試料に微量に含まれるSrやMg,Ca,U,Pbなどの元素の濃度と,SrとPb,Ndの同位体組成の測定を行なっています。

大気科学分野

「大気科学分野」では,主に地球および惑星の大気現象について研究をしています。地球規模の大気の循環や局所的な大気現象のメカニズム,地球温暖化に代表される気候変動の要因を探る研究が進められています。また,金星や火星のような大気をもつ太陽系の天体,そして太陽系外の惑星について,その気象・気候がどうなっているのか調べる研究を進めています。

【研究の基盤科学技術と産学連携の可能性】
「大気科学分野」の研究の特色として,コンピューターを用いた大規模数値シミュレーションがあげられます。観測データと気候モデルによる数値シミュレーション結果の総合的な解析による過去の気候変動や近年の地球温暖化に影響している気候変動要因の解明や,数値シミュレーションと人工衛星観測データを組み合わせた気候予測の高精度化などの研究が進められています。また,JAXAなどの惑星探査に参画し,探査機の観測データや数値シミュレーションに基づいた,大気を持つ天体の表層環境の形成と進化に関する研究が行われています。さらに,このグループは岡山大学内に天文ドームを保有しており望遠鏡を使った天体観測から系外惑星や小惑星などの惑星科学的研究も行っています。

研究に用いる分析機器等

・研究に用いる分析機器等.pdf
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