岡山大学固体地球研究センター 外部評価報告書

Institute for Study of the Earth’s interior
Okayama University, Misasa, Japan
Review Report by the Visiting Committee
March 2000
岡山大学固体地球研究センター
外部評価報告書
平成 12 年 3 月
まえがき
岡山大学固体地球研究センターでは、文部省より平成 11 年度研究評価促進経費の交付を
受けた。この経費によって，我々は外部評価委員会を招へいし，当センターの研究活動や
その他の諸点について評価をお願いした．これは当センターとしては、第三回目の外部評
価にあたる．そのうち第一回目は，1995 年の改組転換を前にして、1994 年 10 月に国外の科
学者４名( N.Shimizu,R.N.Clayton,C.T.Prewitt,C.J.Allegre )による評価を受けた．ま
た第二回としては、改組から 1 年半たった 1996 年 10 月に，日本人科学者 5 名(石原舜三、
清水孚道，中澤清，深尾良夫，安岡弘志)による評価を受けている.
今回の評価は,国内外から下記の 5 名の評価委員の参加を得て実施した.
Russell Hemiey
カーネギー研究後備上級研究員
超高圧物性
石田端穂
科学技術庁防災科学技術研究所 総括地球科学技術研究官
地震学
Marc Javoy
パリ大学教授
地球化学，宇宙化学
水谷 仁
宇宙科学研究所教授
惑星科学，地球物理学
高橋栄一(委員長)
東京工業大学教授
火山学，超高圧実験
委員のメンバーには平成 12 年 1 月 12 日から 14 日まで三朝の固体地球研究センターへお
いでいただき，各教官の研究成果についての発表を聞いたり，多くの実験室を訪問して見
学をした上で評価をしていただいた．
以下に収めたのは委員会の報告書および評価委員の追加意見である．これらはいずれ
も英文のものが正文で，日本文は固体地球研究センターで作製したものである．文中に多
くの略語が出てくるので，便宜のために略語表もつけた．
お忙しい中を，外部評価のために大変御努力いただいた評価委員の各先生方に感謝申
し上げる．今回の外部評価において指摘された問題点については，可能なものからなるべ
く速やかに改善をはかりたいと考えている．
平成 12 年 3 月 10 日
岡山大学固体地球研究センター
センター長 河野 長
1
Foreword
At the Institute for Study of the Earth's interior(ISEI), Okayama University, we received
a grant from the Ministry of Education (Monbusho) for the purpose of external review
of the institute. With this grant, we invited a Visiting Committee to review the research
activities and other aspects of the institute. This is the third occation for ISEI to receive
such reviews. The first one was carried out in July, 1994, when the reorganization of the
institute was expected in 1995，and consisted of the four scientists from outside Japan
( N. Shimizu, R.N. Clayton, C.T. Prewitt, C.J. Allegre ) . The second one was done by
five Japanese scientists (S. Ishihara, N. Shimizu, K. Nakazawa, Y. Fukao, H. Yasuoka) in
October 1996, about one and half years after the reorganization.
The present Visiting Committee consisted of the following five members:
Russel Hemley
Mizuho Ishida
Marc Javoy
Hitoshi Mizutani
Eiichi Takahashi
(Chair)
Geophysical Laboratory, Carnegie Institution of Washington
Mineral physics and high pressure physics
National Research Institute
for Earth Science and Disaster Prevention
Seismology
Institut Physique de Globe de Paris, Université de Paris VII
Geochemistry and cosmochemistry
Institute for Space and Astronautical Science
Geophysics and planetary science
Tokyo Institute of Technology
Volcanology and high pressure physics
The Committee Members assembled at ISEI in Misasa on January 12, 2000. They
spent three days to make interviews with ISEI scientists, to visit the laboratories, and
discuss the contents of this review report.
The following is the Report submitted from the Visiting Committee, and some additional comments from Committee Members. In each case, the English is the original
text and the Japanese translation was prepared by the staffs of ISEI. As there are quite
a number of acronyms appearing in the report, a glossary was prepared also by ISEI.
We are very grateful to the Committee Members for spending so much energy and
time to prepare this report. We will try hard to follow the Committee's recommendations
aud make necessary improvements as far as possible.
March 10,2000
Masaru Kono, Director
Institute for Study of the Earth's Interior
2
Contents
まえがき
1
Foreword
2
Summary
5
1 Introduction
7
2 Evaluation of Research Activities at ISEI
2.1 The PML Group
2.2 The High-Pressure Group
2.3 Basic Volcanology
2.4 Others
7
7
8
9
9
3 Review of Various Aspects of the Institute
3.1 Buildings ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3.2 Support Staff ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3.3 Graduate Students ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3.4 Foreign researchers ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3.5 Visiting scientists ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3.6 Library and Computer network ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
10
4 Recommendations
12
10
10
11
11
11
12
( 1 ) Employ high-level engineers to support technical innovations
12
( 2 ) Encourage more graduate students to come to ISEI
12
( 3 ) Research targets representing ISEI
12
( 4 ) To increase communication with the geodynamics community
13
( 5 ) Guest house accomodations
13
Appendix: Personal Comments by Russell Hemley
14
Glossary (略 語 表 )
16
要約
17
1 はじめに
19
2 ISEI
2.1
2.2
2.3
2.4
19
における研究活動の評価
PML グ ル ー プ ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
超 高 圧 グ ル ー プ ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
基 礎 火 山 学 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
そ の 他 の 分 野 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3
19
20
20
21
3 固体地球研究センターの様々な面について
3.1 建 物 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3.2 研 究 支 援 職 員 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3.3 大 学 院 生 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3.4 外 国 人 研 究 員 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3.5 共 同 利 用 研 究 員 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
3.6 図 普 室 と 計 算 機 ネ ッ ト ワ ー ク ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
22
4 提言
23
( 1 )技 術 革 新 を 推 進 で き る 高 い 能 力 を 持 っ た 技 術 者 の 雇 用
23
( 2 )大 学 院 生 の 数 を 増 や す こ と
24
( 3 ) ISEI と し て の 研 究 目 標 の 設 定
24
( 4 )地 球 ダ イ ナ ミ ク ス の 研 究 グ ル ー プ と の 交 流 を 強 め る こ と
24
( 5 )客 員 研 究 員 宿 舎
24
付 録 : Hemley 氏 に よ る コ メ ン ト
25
4
22
22
22
23
23
23
Summary
Our committee has been asked to review the research activities in the Institute for Study of
the Earth's Interior (ISEI), Okayama University, Misasa Japan. We visited ISEI between
January 12 and January 15, 2000, interviewed all its staff members and visited their
laboratories. The ISEI was established in 1985 and reorganized in 1995 . Prior to the
reorganization, an oversea visiting committee of N. Shimizu. R.N.Clayton, C.T. Prewitt
(C. Allegre by correspondence)had reviewed ISEI in 1994. Our review therefore will focus
on its activity in the last five years.
Our very positive impression of the Institute is supported by the active and high-level
research activities as well as array of most. modern analytical and experimental facilities
calibrated and operated in good conditions. Most impressive was enthusiasm by many
young scientists ( including post-docs) who were very eager to show their research. Two of
us ( Mizutani and Takahashi ) have previous connections to ISEI, the other three ( Hemley,
Ishida and Javoy ) visited it for the first time. We all are fully convinced that ISEI now has
developed into a world class institute dedicated to basic research in solid earth sciences.
During the last five years, one of the most outstanding new development at ISEI
was the establishment of a very extensive solid-state mass-spectrometry lab( the PML
lab). Multi-isotope analysis can be done at PML by array of TIMS using as much as
seven isotope systems. A striking technical development at PML is the combined beam
analysis system using SEM, EPMA and two SIMS, which yield all sorts of chemical
information from a tiny specimen. The PML clearly now is one of the most well equipped
and technically advanced solid-state geochemistry labs in the world. Because Japan was
historically weak in this field, the PML is expected to serve as a leading school in solidstate geochemistry .
ISEI was historically strong and internationally well recognized by very high-pressure
experiments. This group is still very active in developing new pressure generation techniques, setting up a diamond-anvil and a NMR labs and working jointly at the synchrotron
facility SPring-8. Subsolidus phase relations of the mantle to explain seismic discontinuities and melting behavior of mantle rocks to explain the diversity of magmas were the two
important topics in ISEI. These are still in progress. In addition, there have been significant recent successes in measuring high-pressure physical properties of mantle minerals,
such as thermal diffusivity, electrical conductivity, and viscosity.
A new research branch(Basic Volcanology)was established at the time of reorganization in 1995. This branch was aimed to link the two strong branches in ISEI(very
high-pressure experiments and the PML)by introducing insights of magmatology(volcanology, igneous petrology, and silicate melt science). The role of this branch, however,
is now less visible than that of the other two branches. This may be due to the fact that I.
Kushiro who established this branch has retired and that K. Ozawa is moving to Tokyo.
This branch clearly needs personnel who can play key roles to interact between the two
strong groups.
The levels of science in ISEI on the whole are very high. It is well demonstrated by their
publication list. During the two-day interview, we were very impressed by the excellent
ability of all ISEI staffs(and post-docs)in English. As in other institutes, communication
and collaboration between scientists in different research groups could be improved. We
recommend the development of a collaborative program of focused research targets that
will be attacked by close association of ISEI scientists, to complement its many diverse
individual research targets. This may help to increase its visibility in the global earth
5
science community.
To conclude, ISEI stands as one of the leading research institute in the world, having
strong emphasis in very high-pressure experiment and solid-state geochemistry. Its success
in having acquired a high-quality staff and an enormous amount of research equipment
as well as a brand new building are clearly due to immense efforts of the past directors;
Y. Matsui, S. Akimoto and I. Kushiro. Having a new director M. Kono ( a well-known
specialist of theoretical and experimental geomagnetism ) , ISEI will have a chance to
expand their communication to the geodynamics community and solve some fundamental
problems in solid earth sciences. In order for further success of ISEI, we recommend (l)
to employ high-level engineers who will support
technical innovations,(2)to encourage more graduate students to come, and(3)to
have research targets representing the institute. There may be some room to reconsider
grouping of the scientists and the arrangement of their office and laboratories in order to
facilitate more communication and collaboration.
February 29, 2000
Visiting Committee Members
Russell Hemley
Mizuho Ishida
Mark Javoy
Hitoshi Mizutani
Eiichi Takahashi ( Chair )
6
1 Introduction
Our committee has been asked to review the research activities in the Institute for Study of
the Earth's Interior ( ISEI ) , Okayama University,Misasa, Japan. We visited ISEI between
January 12 and 15 , 2000 for this review. The committee was assembled on the afternoon of
January 12, and was informed of the basic facts about ISEI from its director. On January
13, we interviewed all its staff members and visited their laboratories. Additional visit to
laboratories were conducted on January 14, but most of that day was used in discussing
the contents of the report.
The ISEI was established in 1985 and reorganized in 1995. Prior to the reorganization, a visiting committee composed of N. Shimizu. R.N.Clayton, C.T. Prewitt(C.
Allegre by correspondence) had reviewed ISEI in 1994. Our review therefore will focus
on its activity in the last five years. Overall, we were quite impressed by the high level
activities at ISEI, although there are some points in which we would like to see changes
or improvements. This report was assembled mostly through e-mail discussions after the
Committee members returned to their home Institutions. ISEI is formally composed of
three research divisions, (1) Basic Volcanology. (2) Planetary Material Sciences, and (3)
Study of the Earth's Evolution. In this review, however, we chose to group the scientists
according to what they actually do, because this makes the review much clearer. We hope
that our review and recommendations are useful to the ISEI for further advancement of
its activities.
2 Evaluation of Research Activities at ISEI
2.1 The PML Group
( E. Nakamura, A. Makishima, T. Moriguti )
During the last five years the most impressive new development at ISEI was the establishment of a very extensive solid-state geochemistry lab by E. Nakamura ( the PML:
Pheasant Memorial Laboratory ) . A great amount of resources have been concentrated to
establish the PML. The PML now can analyze about half of the elements in the periodic
table by ICPMS or TIMS up to the highest precision and to the lowest detection limit.
Multi-isotope analysis can be also done by array of TIMS using as much as seven isotope
systems. It has two most modern SIMS and they are also linked on line with image analysis by a SEM and major element analysis with EPMA. All this is very exceptional, even
for the best equipped laboratories in the world.
Besides its brand new equipment, the strength of the PML is the strong leadership of
E. Nakamura and tight collaboration with research staffs Makishima and Moriguti. The
PML also has relatively large number of post-docs and graduate students who are also
very well trained. In the last five years, E. Nakamura produced six PhDs from his group.
In Europe and United States, the array of modern equipment. in the PML would require
large number of technicians and supporting staffs. Here the scientists and their graduate
students are taking the role. Nevertheless, the instruments at PML are operated in the
best conditions and many new techniques in chemistry and mass spectrometry are being
investigated .
PML clearly now is one of the most well equipped and technically advanced solid-
7
state geochemistry labs in the world. Impressive also is the very rational way by which
the whole system (clean rooms, mass-spectrometry rooms, ionic probe apparatus etc.),
has been assembled together. This has been possible by avoiding the rush in piling up
equipment over one another. There has also been a lot of reflection in elaborating original
analytical procedures adapted to the new array of machines. This presently results in a
rather high proportion of analytical papers ( in good journals though ) versus fundamental
geochemistry ones. That proportion should normally be reversed in the near future and
establish world reputation in isotope geochemistry .
2.2 The High-Pressure Group
( E. Ito, T. Katsura, A. Yoneda, M. Walter, M. Kanzaki )
Historically, ISEI has been strong and internationally well-recognized for its very highpressure experiments on phase relations in mantle rocks and related materials. Phase
diagrams created by E. Ito served as benchmarks in many fields of earth science. The
Misasa style multi-anvil press has been exported to several overseas institutes and has
now become standard equipment in high-pressure earth sciences around the world. The
tradition is still very strong and active.
In addition to the phase relation studies, the high-pressure group in ISEI has broken
new ground in the precise measurement of the physical properties of minerals. Thermal
conductivity and electrical conductivity measurements of deep mantle minerals by T.
Katsura are excellent examples of this new world-leading effort. A. Yoneda is building an
ultrasonic laboratory in which elastic and anelastic properties of mineral specimens will
be measured using state-of-the-art resonance techniques.
The present frontier of the pressure generation with multi-anvil devices is being explored by E. Ito using sintered diamond anvils. The highest pressure ( recorded by the
equation of state of Au and MgO using the SPring-8 synchrotron facility. ) is 40 GPa. In
order to make these sintered diamond anvil experiments truly successful, however, adequate investment may be necessary ( e.g.; fabrication equipment for the sintered diamond
cubes and an annual supply of suitable raw materials ) .
A state-of-the-art diamond-anvil cell (DAC) laboratory is being set up by Walter. The
DAC is a welcome, complementary technique to the historically strong large volume multianvil program and should be strongly supported. The NMR facility recently installed by
Kanzaki is an important addition to the high-pressure experiment group ( though both
Walter and Kanzaki are formally in the Basic Volcanology group ) . It is noteworthy that
these major facilities were acquired not under the Institution's budget but by competitive
research grants.
Considering coverage of the ISEI scientists, one obvious missing component would be
a mineralogist and crystallographer for structural characterization using X-ray diffraction
and analytical TEM ( transmission electron microscope ) . It is critically important for the
very-high pressure group (both the large volume and the DAC apparatus) in its study
of new phases and materials. In DAC experiments, analytical TEM is an ideal way to
obtain chemical and crystallographic information.
The third generation synchrotron SPring-8 was established in 1997 in Nishiharima.
The high pressure group at ISEI was expected to play a leading role at the SPring-8
facility because of its high technical level and the number of staffs. Several important
researches were being done by the high-pressure group of ISEI at SPring-8 (e.g., the
8
stability field of MgSiO3 perovskite, viscosity of silicate melt). Its real power may be
revealed if adequate number of graduate students are involved in these experiments.
2.3 Basic Volcanology
( K. Ozawa, M. Kusakabe, S. Yamashita, M. Kanzaki. M. Walter )
A new research branch ( Basic Volcanology ) was established at the time of reorganization
in 1995 . This branch was aimed to link the two strong branches in ISEI (very high-pressure
experiments and the PML) by introducing insights of magmatology (volcanologry, igneous
petrology, and silicate melt science). After retirement of Kushiro, the former director,
who represented the character of this branch, and the recent move of Ozawa to Tokyo
(in April 2000), this branch clearly needs personnel who can play key roles to interact
between the two strong groups.
M.Kusakabe (stable isotope geochemist) and S. Yamashita (experimental petrologist)
are in the Basic Volcanology branch. Kusakabe has extensively studied the instability of
volcanic crater lakes after the accident in the lake Nyos in Cameroon. Yamashita studies
water solubility in silicate melts to discuss dynamics of volcanic eruptions. The stable
isotope equipment is apparently in good condition and works satisfactorily. However, except for the PRISM, the more recent but also apparently the most troublesome, the other
mass spectrometers all belong to the same technical period of stable isotope geochemistry,
that is about ten to fifteen years ago. There is a plan to introduce the more sensitive and
more discriminating equipment such as continuous flow, CPG-IRMS coupling and static
machines, which could extend the capabilities of the whole institute, in particular for the
isotope analysis of the tiny products of high-pressure experiments.
M. Walter is currently in the Basic Volcanology group. This is reasonable in that his
research targets (e.g., origin of Archean komatiite magmas, crystallization in the Hadean
magma ocean ) are magma-related problems. He may be grouped as a member in the
high-pressure group because he has interest and experienced with multi-anvils as well
as running the new DAC lab. Although other scientists in the high-pressure group are
oriented to mineral-physics M. Walter's interests are extended towards geochemistry. In
this regard, his role as a key person to bridge the solid-state mass spectrometry group
and the high-pressure group is a great asset to ISEI as well as his role to link ISEI with
international earth science communities. Likewise, M. Kanzaki is currently in the Basic
Volcanology group. However, with his strong background and expertise in high-pressure
experiments and crystal chemistry, Kanzaki's role as a mineralogist in the high-pressure
group is likewise an important link.
Of course a much simpler organization could prevail to reflect the various skills and
interests in the staff, that is geochemistry (including petrology and stable and radiogenic
isotopes) and high pressure mineral physics, corresponding also to the equipment, and
more similar to the organization of comparable institutes in the world.
2.4
Others
( M. Kono, H. Chiba, N. Kishima )
Another stable isotope geochemist (H. Chiba) and a geochemist on hydrothermal fluids
9
( N. Kishima ) are in the Planetary Material Science division as well as PML. Very little
interaction was seen between PML and these two. Since these geochemists originated
and inherited H. Sakai's ( moved to Tokyo University in 1984 and retired ) stable isotope
lab and the rock-water interaction lab, respectively, and their works are all related to
magmatic hydrothermal process as well as Kusakabe and Yamashita, we wondered why
Chiba and Kishima is not in the Basic Volcanology branch but in the Planetary Material
Science branch. Because Chiba came back to ISEI from Kyushu University only short
while ago, his work on hydrothermal environment at oceanic ridges was not yet fully
advanced in Misasa. We expect further developments of his work in a near future.
Kono moved from Geophysics and Planetary-Physics department, University of Tokyo
in March of 1999. The Committee member finally visited his office to listen his most
recent achievement in self-consistent earth-dynamo theory. With a student who followed
after him from Tokyo, Kono is working on paleomagnetism of some volcanic rocks in the
world ( e.g., Iceland ). We are very impressed that he is still very active as a scientist as
well as an administrator.
3
3.1
Review of Various Aspects of the Institute
Buildings
Improving the buildings at ISEI was one of the main points of the last report (1994).
By the move of medical doctors to their main campus in Okayama, ISEI acquired their
space in the main building. Furthermore, an excellent new building was constructed for
ISEI in 1998. Accordingly, the research environment at ISEI has experienced the most
dramatic improvement in space. The new building as well as the older main building were
in excellent condition when we visited. The PML has a coherent arrangement of their
equipment in very-well designed clean rooms. On the contrary, there is some equipment
that is scattered or isolated in other branches. Since the Institute now has grown into a
large complex extending over as many as five separate buildings (including small research
labs), how to maintain close communication between the researchers is of concern. Some
rearrangement of equipment and research rooms may help (e.g., setting up institute-wide
analytical facilities).
3.2
Support Staff
The last Report said; "One of the most important problems appears to be insufficient
personnel. The present number of faculty at ISEI is grossly insufficient for maintaining
the array of modern instruments at state-of-the art levels. It was also pointed out that
non-existent technical support staff is a problem that requires immediate attention. In US
and Europe, it is inconceivable that a modern laboratory can be operational without competent technical support staff. If this is a common problem among Japanese institutions,
the Ministry of Education is encouraged to make urgent efforts to find solutions."
We must retain the above paragraph in that ISEI did not receive any additional
positions for technical support staff at the time of its reorganization. The situation was
improved in part in that several temporal research positions (COE-PD) have been given
to ISEI. A great part of the Institute's scientific activity, as well as setup, calibration and
maintenance of instruments, is being supported by the COE-PDs. In the current system,
a COE-PD cannot extend their appointment for more than three years. This is reasonable
10
from the viewpoint of mobilization of young scientists. From the standpoint of their role
in supporting the laboratories, the maximum term of COE-PD appointment may better
be extended.
Although it may be difficult to achieve for administrative or budgetary reasons it
should be stressed out that the most efficient technical support for such sophisticated
equipment is the combination of dedicated scientific staff and research students (existing
at ISEI ) and the long-lasting efforts of a few ( in this case 2 ) high-level engineers having
a full knowledge of all the equipment and the history of their modifications. Obviously
these cannot correspond to short-term positions.
3.3
Graduate Students
Lack of an adequate number of graduate students has been a recurring difficulty in ISEI.
This is primarily due to the location of ISEI in a small town. Although there is an Earth
Science Department in the main campus of Okayama University, it seems of little help
for ISEI since only a few graduate students have come from the main campus in the last
five years. The paucity of graduate students at ISEI may continue because of the recent
expansion of graduate student education programs in many major universities while the
number of their undergraduate student has remained constant. In view of the fact that
ISEI is the center for materials research in solid earth science in our country, the lack of
adequate number of graduate students is a great loss in our science community.
3.4 Foreign researchers
During the last five years, ISEI has received ca. 20 foreign researchers as COE or JSPS
Fellows. M. Walter came originally as one of the COE researchers and became a staff
member of ISEI. Xianyu Xue ( wife of M. Kanzaki ) runs the NMR laboratory as a COE
Fellow. Due to the presence of many foreign researchers, ISEI has become truly international. Considering ISEI's isolated location from major cities and its relatively young
history, it is surprising that all of the staff members and post-docs are at least bilingual
( in Japanese and English ) . This may be related to the fact that ISEI has accepted large
numbers of foreign researchers and organized two international symposia in Misasa in the
last five years.
3.5
Visiting scientists
The ISEI has shifted gears from a nation-wide user-based organization to a more sophisticated research oriented institute. Due to this change of emphasis, the number of visiting
scientists to ISEI has been decreasing over the last five years. Nevertheless the number
of invited researchers ( who have stayed ISEI to conduct collaborative research with ISEI
staff members ) is increasing. It was noted in the previous report that ISEI staff member
were unhappy with the need to assist a great many visiting scientists (annually ca. 200)
without adequate technical supporting staff. We agree that the shift of emphasis from a
large number of visiting scientists to smaller number of invited researchers ( annually ca.
50-70) may be beneficial to increasing the quality of ISEI.
11
3.6
Library and Computer network
In the previous report, the poor condition of ISEI library was noted. The situation
for the library has deteriorated further since then. A significant change was made in
the last five years in scientific journal subscriptions. Currently, most major journals in
physics and chemistry can be accessed through the internet. A significant portion of earth
science journals can also be downloaded from the internet. Furthermore, digital journals
( e.g. G-cubed established in 1999 ) may replace conventional journals in near future.
Considering these modern trends and the limited budget of a small isolated institute, it is
not recommended that more money be put in ISEI library. It is more important (in fact)
to increase the capacity of the computer network between ISEI and the main campus of
Okayama University and perhaps its link to Osaka University.
4
Recommendations
The followings may help to further increase the scientific visibility of ISEI in both national
and international science communities.
( 1 ) Employ high-level engineers to support technical innovations
One of the most important problems appears to be insufficient personnel. The present
number of faculty at ISEI is grossly insufficient for maintaining the array of modern
instruments at state-of-the art levels. In US and Europe, it is inconceivable that a modern
laboratory can be operational without competent technical support teams. Because this
is a common problem among Japanese institutions, a joint action with other research
institutes and universities is encouraged to the Ministry of Education to make immediate
efforts to find solutions to this critical problem.
( 2 ) Encourage more graduate students to come to ISEI
As already noted earlier, having more graduate students will help ISEI scientists and is
beneficial to the earth science community. In order to overcome the problem, efforts from
both within ISEI and outside of the institute may be important. In this regard,
attempts by E. Nakamura to recruit graduate students to the PML ( internship: a month
basic geochemistry training for undergraduates, predoctoral fellowship: annual collaborative
research program ) is a valuable and creative step forward. Similar attempts should be
expanded to other branches of ISEI where lack of student activity is more serious.
( 3 ) Research targets representing ISEI
Research topics in ISEI are diverse and communication among the scientist in different
branches ( in some case even within a branch) can be lacking. It is advisable that ISEI
develop a few important institute-wide research targets ( projects ) , which will increase
scientific visibility of the institute ( i.e., the dynamics and its ultimate fate of the early
magma ocean ) . The targets may be identified by internal discussion of the ISEI staff
members so that scientists in more than one branch can collaborate. By having such
inter-laboratory research targets, communication among the ISEI staff member would
become more fruitful. Considering the maturity of ISEI and its infrastructure supporting
12
the high level activity as a research institute, it is highly expected that its leadership role
in earth science communities will continue both in Japan as well as in the world.
( 4 ) To increase communication with the geodynamics community
Since most ISEI scientists are studying topics related to global material circulation and
evolution of the earth, it is advisable that more communications be developed between
scientists in the geodynamics community ( e.g., seismology, mantle convection and planetary evolution, etc.). M. Kono, who was appointed ISEI director in 1999 can play a
key roll to link ISEI scientists with this community. In particular, his presence could
be a unique occasion to develop a mutual interest among scientists who study geomagnetism, geochemistry and high-pressure mineral chemistry in problems related to physics
and chemistry of the core-mantle boundary, origin of the geodynamo and its secular variations, etc.
( 5 ) Guest house accomodations
Having a good guesthouse (Sanshukusho) is a great advantage of ISEI. It is very well maintained, located within campus, warmed by hot spring and serves reasonable breakfasts at
an incredibly inexpensive fee. It is hard to imagine that ISEI has succeeded as a national
joint-use research institute without having such a nice guesthouse. As the nature of ISEI
changed from joint-use type to professional collaboration-type institute and the number
of foreign visiting researchers increased, it may be time to modify the accommodations
in the guesthouse slightly. Standard conveniences may be needed for visiting scientists
( i.e., writing desk, TV, telephone ) . Alternatively, it may be useful to consider building a
separate visitor house for long-term users ( i.e., furnished apartment houses with cooking
facilities ) .
13
Appendix: Personal Comments by Russell Hemley
These comments are intended to supplement the principal points made in the Committee
Report. At the outset, I would like to restate the findings of the Committee that the ISEI
is an exceptional institution, in many ways without equal anywhere in the world. Its traditional strengths in high-pressure research and geochemistry have been extended and are
complemented by thriving new initiatives, using a large number of new techniques (e.g.,
in chemical analysis, spectroscopy, sintered diamond technology, synchrotron radiation
methods, diamond-anvil cell ) . Moreover, a spirited and energetic group of people, many
quite young, do an impressive job of maintaining, if not designing and building, their
own equipment, as well as carrying out research on the forefront of their science. The
infrastructure and facilities are in excellent condition. In this respect, problems noted in
the previous report have been largely resolved.
I would like to comment on several items related to personnel, the key strength of any
such institution. First, the current organization of the personnel within the ISEI is partly
an historical legacy; although rather artificial, the structure appears to be quite useful
in helping to foster collaboration and interaction among scientists, groups, and divisions.
This is most evident in the high-pressure ( Earth Evolution ) and magma/melt ( Basic
Volcanology) divisions, which share many interests and techniques. Basic Volcanology, the
newest division, includes a mix of modern petrology, fieldwork, theoretical modeling, and
spectroscopy; its strength could be enhanced by greater interactions with other groups.
The Planetary Materials division ( e.g., PML ) is world class, with arguably the best facility
under one roof anywhere, and consists of a dynamic, enthusiastic team that is expertly
led. One expects that this already very prolific group will have growing impact throughout
the world, and there will be enhanced interaction and collaboration between this group
and others within the Institute.
I have been most familiar with the activity of the historically very strong high-pressure
group. This is also world-class and continues to push the frontier with the development of
new techniques, such as the sintered diamond project and applications of synchrotron radiation. The laser-heated diamond cell lab ( formally in Basic Volcanology ) is a significant
and welcome complement to the large volume ( multi-anvil ) program, and strong support
should be given to enhance this program, including the addition of personnel ( including
those who can do both kinds of experiments ) . The diamond-cell program may profit enormously by taking advantage of SPRing8 for synchrotron radiation experiments. There is a
critical need to hire a permanent staff member for structure analysis of high-pressure samples, preferably someone trained in electron microscopy as well as x-ray methods. Also,
the Institute as a whole could benefit from the hiring of additional persons ( at various
levels ) in the area of laser ( optical and vibrational ) spectroscopy.
The Committee Report listed five recommendations of changes that might further enhance the vitality and excellence of ISEI: (1) Employing high-level engineers; (2) enlarging
the number of graduate students; ( 3 ) developing research targets; ( 4 ) increasing communication with the geodynamics community; (5) improving guest house accommodations.
I would like to add the following to the discussion of the first four points contained in the
Report.
( 1 ) As stated in the Report, there is a paramount need for more technical support
( engineers ) to build, maintain, and operate the vast array of increasingly sophisticated
equipment at the Institute. Scientific productivity is not maximized by having the scientists ( at any level ) taking on tasks of technicians. Designing and machining can in some
14
cases be carried out very effectively by scientists using modern computer-aided techniques;
in these instances, there is a need for state-of-the-art instrumentation and software, but
in other areas technicians are crucial.
(2) Efforts should continue to bring more people (post-doctoral fellows, senior scientists, as well as graduate students) to the Institute in order to maximize its scientific
impact. This situation has greatly improved in the last few years, but the Institute will
continue to prosper by attracting and training still more people. The student visitor
program introduced by the geochemistry group could be adapted as an Institute-wide
initiative.
( 3 ) Science could be enhanced by promoting still more interaction and collaborations
within the Institute. The variety of projects underway is a great strength, and the Director
and group leader should allow the staff, post-doctoral fellows, and students complete
freedom to pursue scientific problems that interest them - even those that extend beyond
the Earth sciences - as long as the research is on the cutting edge of science and represents
the most effective utilization of available resources. Nevertheless, ISEI could benefit from
institute-wide research targets, initiatives, or missions, that would effectively utilize its
resident expertise and facilities in attacking major problems that cannot be solved on a
smaller scale. Such activity, however, should be complemented by the continued nurturing
of projects on smaller scale ( by individual investigators and smaller collaborations between
groups).
( 4 ) The addition of Masaru Kono as Director brings a totally new observational geophysical perspective to the Institute. Not only does this provide the possibility of new
collaborative research in geomagnetism, but this is an opportunity for extended outreach
to the greater geophysics community in Japan and elsewhere (e.g., seismology, geodynamics, as well as magnetism), which so far has had little direct interface with the Institute
and its members. This outreach could begin with workshops, inter-institutional research
projects, interdisciplinary sessions at national and international meetings. There may
also be new opportunities and connections in space sciences and biology, which could be
developed with the hiring of young people with these interests.
15
Glossary (略語表)
COE
Center of Excellence
A status given by the Monbusho to advanced research institutions
文部省の認定による中核的研究機関
DAC
Diamond Anvil Cell
An apparatus for high pressure generation using diamond
ダ イ ア モ ン ド ア ン ビ ル 装 置 (高 圧 発 生 用 )
EPMA
Electron Probe MicroAnalyser
電子線マイクロアナライザー
G-cubed Geochemistry, Geophysics, Geosystems
An on-line scientific journal published by the AGU
AGU の 刊 行 す る オ ン ラ イ ン 学 術 誌
ICPMS
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer
誘導結合高周波プラズマ質量分析計
IRMS
Isotope Ratio Mass Spectrometer
安 定 同 位 体 比 質 量 分 析 計 (軽 元 素 用 )
ISEI
Institute for Study of the Earth's Interior
固体地球研究センター
NMR
Nuclear Magnetic Resonance
核磁気共鳴装置
PML
Pheasant Memorial Laboratory
固体地球研究センターの固体質量分析実験室の名前
PRISM
PRecise ISotope Mass spectrometer
A mass spectrometer for stable isotopes built by VG ( UK )
安 定 同 位 体 用 質 量 分 析 計 ( VG 社 製 )
SEM
Scanning Electron Microscope
走査型電子顕微鏡
SIMS
Secondary Ion Mass Spectrometer
二次イオン質量分析計
SPring-8 Super Photon ring 8
An 8-GeV synchrotoron radiation facility built in Nishi-Harima
西 播 磨 に あ る 8 Gev 放 射 光 実 験 施 設
TEM
Transmission Electron Microscope
透過型電子顕微鏡
TIMS
Thermal Ionization Mass Spectrometer
表面電離型質量分析計
16
要約
当外部評価委員会は岡山大学固体地球研究センター(鳥取県三朝町)の研究活動の評価を
委嘱された．我々は 2000 年 1 月 12 日から 15 日まで固体地球研究センターを訪問して全
スタッフにあい，また彼らの実験室も見学した．この機関は地球内部研究センターとし
て1985年に設立され，1995年に改組されて固体地球研究センター(Institute for Study of the
Earth's Interior，
以下 ISEI)となった．
改組前の 1994 年に N．
Shimizu，
N．
Clayton，
C．
T．
Prewitt よりなる委員会が評価を行っている(C．Allegre は書面により参加)．従って，我
々の評価は過去５年間の活動に焦点を合わせたものである．
我々はこのセンターについて非常に良い印象を持ったが，これは活発で高いレベルの
研究活動と最新式の一連の実験機器が素晴らしい状態に維持し運転されていることにも
とづくものである． 最も印象的だったのは多くの若い研究者達(ポスドク研究員を含む)
が熱心に彼らの研究成果を示そうとしたことであった．我々のうち 2 人(水谷，高橋)は
以前から ISEI と関係があったが，あとの 3 人(Hemley，石田，Javoy)にとっては今回が初
めての訪問であった．我々は，ISEI が固体地球の基礎的な研究の面で今や世界的な研究所
といって良いレベルに到達したと確信している．
過去５年間での ISEI における最も目覚しい進展は，極めて広範囲な固体を対象とする
質量分析実験室(ＰＭＬ)の成立である．ＰＭＬにおいては，多数の質量分析計装置を用いて
最大７組もの同位体系を対象とする多元素同位体分析が可能である．ＰＭＬにおける技術
開発として素晴らしい例は，ＳＥＭ，ＥＰＭＡおよび 2 つのＳＩＭＳを結合した複合ビーム分
析システムで，これにより微少な試料から極めて多種類の化学的情報を得ることができる．
疑いもなくＰＭＬは現在世界中で最も優れた測器を持ち，また技術的に進んだ固体地球化
学実験室の一つであると言うことができる．日本はこれまでこの分野では歴史的に弱かっ
たので，ＰＭＬは固体地球化学の先進的役割りを果たすと期待される．
ISEI は超高圧実験に強力であることでこれまで国際的に認められてきた．このグルー
プは現在も大変活動的に新しい高圧発生法を開発し，ダイアモンドアンビル装置や NMR
実験室を立ち上げ，さらに共同してSPring-8 放射光施設での研究にも参加している．マン
トル内の地震波の不連続を説明する固体の相関係や，マグマの多様性の根拠を与えるマン
トル岩石の融解実験は ISEI の扱った 2 つの重要な課題であったが，これらのテーマは現在
も発展中である．さらに最近ではマントル鉱物の物理的性質，例えば熱拡散率，電気伝導
度，粘性率，などの高圧下での測定においても目覚しい成功を収めている．
1995 年の改組の際に，新しい研究部門として「基礎火山学」が設立された．この部門
は，マグマ学(火山学，火成岩石学，シリケイト溶融体科学)の知識を用いて ISEI にすでに
存在する強力な 2 部門(超高圧実験とＰＭＬ)を結びつけることが目的であった．しかしこ
の部門の役割りは現在では他の 2 部門とくらべて余り判然としない．これは，この部門を
創設した久城育夫が退任し，小澤一仁も東京大学へ移ることになっているためかも知れな
い．明らかに基礎火山学部門には，2 つの強力な部門と共同作業を進めるために橋わたし
のできる人材が必要とされている．
一般的に言って ISEI における科学の水準は大変高い．このことは彼らの論文リストを
見ても明らかである。2 日間の面接期間中に我々は ISEI の全スタッフ(ポスドク研究員を
含む)の英語能力の高さに感銘を受けた．しかし他の研究所でもしばしばそうだが，異なる
グループに属する科学者の間での対話と共同研究には改善の余地があると思われる．ISEI
では個々には極めて多様な研究目標が追求されているが，我々は多くの研究者の密接な共
同作業によって探求するような焦点をしぼった目標を盛り込んだ研究計画をたてることを
勧める．こうすることによって，ISEI の世界中の地球科学のコミュニティに対する存在感
を増すことができよう．
我々の結論は，ISEI は超高圧実験と固体地球化学の面に重点をおいた，世界中でも先進
的な研究機関の一つである，というものである．ISEI が，高い能力を持つスタッフ，驚くべ
17
き量の実験機器，さらに新しい建物を持つに到ったことは，明らかにこれまでのセンター
長達（松井義人，秋本俊一，久城育夫）の大変な努力のたまものである．新しいセンター
長として河野長（地球電磁気学の理論と実験において著名）を得たことで，ISEI には地球
ダイナミクス分野との対話を進め，固体地球科学の基本的な問題を解くチャンスが生れた
とい
える．ISEI のさらなる発展のために，(1)高度な技能をもち技術革新を進めることのでき
る技術者を雇用すること，(2)より多くの大学院生を集めること，(3)センター全体の研究
目標を設定すること，を我々は勧告する．センター内でのさらなる対話と共同研究を実現
するためには，
研究者のグループ分けや研究室や実験室の再配置も検討する余地があろう．
2000 年 2 月 29 日
外部評価委員会
Russell Hemley
石田瑞穂
Marc Javoy
水谷 仁
高橋栄一(委員長)
18
1
はじめに
当外部評価委員会は岡山大学固体地球研究センター(ISEI:Institute for Study of the Earth's
Interior Okayama University，鳥取県三朝町)の研究活動の評価を委嘱された．我々は 2000
年 1 月 12 日から 15 日まで，評価を行うために ISEI を訪問した．委員会は 1 月 12 日午後に
集合し，センター長から ISEI についての概要の説明を受けた．1 月 13 日には我々は全ス
タッフに面接し，また彼らの実験室も見学した．1 月 14 日には面接と実験室見学の追加も
行ったが，大半の時間はこの報告書の内容についての討論に費やされた．
ISEI は地球内部研究センターとして 1985 年に設立され，1995 年に改組されて固体地
球研究センターとなった．改組前の 1994 年に N．Shimizu，R．N．Clayton，C．T．Prewitt よ
りなる委員会が評価を行っている(C．Allegre は書面により参加)．従って，我々の評価は
過去 5 年間の活動に焦点を合わせたものである．全体として我々は ISEI における高い水
準の活動に非常な感銘を受けた．しかし，まだ現状を変えたり改善したりすべき点がいく
つかあると我々は考えている．この報告書は委員会メンバーが各自の機関へ帰ったあとに，
主として電子メールによる議論を経て作製された．ISEI は制度上は(1)基礎火山学，(2)基
礎宇宙化学，(3)地球進化学の 3 部門からなっている．しかしこの報告書では，分かりやす
くするために研究者たちを彼らが実際にやっていることに従ってグループ分けした．我々
は，この評価と提言が ISEI がさらに発展をとげるために役立つことを希望する．
2 ISEI における研究活動の評価
2.1
ＰＭＬグループ
(中村栄三，牧嶋昭夫，森口拓弥)
過去 5 年間での ISEI における最も目覚しい進展は，中村栄三による極めて大規模な固体
地球化学実験室の立ち上げである(Phesant Memorial Laboratory，PML)．PML の立ち
上げのためには莫大な量の資金が投入された．PML では現在，周期律表中の約半数の元
素について ICPMS や TIMS を用いて最高感度，最低検出限界による分析することがで
きる．多同位体分析は一連の TlMS により最大 7 つの同位体系を用いた分析が可能であ
る．PML にはさらに 2 台の最新の SIMS があり，これらはオンラインで SEM による画像
解析と EPMA による主要元素分析と統合的に運用されている．こうしたことが実現され
ているのは，世界中で最も良い装備をもつ実験室においても希有のことである．
これらの最新の装置ばかりでなく，PML の強さは中村栄三の卓越したリーダーシップ
と他のスタッフ（牧嶋昭夫，森口拓弥)との密接な協力からも生まれている．また PML に
は，比較的多数のポスドク研究者や大学院生が所属し，彼らもよく訓練されている．過去 5
年間に，中村栄三は彼のグループで 6 人の博士を育てた．ヨーロッパやアメリカでは，PML
にあるような最新の測定器類は多くの技官や研究補助者を必要とするであろう．ここでは
研究者や大学院生がその役割りをになっている．それにもかかわらず PML の測定器類は
大変良い状態で運転され，様々な化学と質量分析の新しい技術が研究されている．
PML は明らかに世界中で最も設備が良く，技術的に最も進んだ固体地球化学の実験室
の一つである．同様に強い印象を受けるのは，全システム(クリーンルーム，質量分析計
室，イオンプローブ装置，など)が極めて合理的に配置されていることである．これは，装
置類を次から次へとつぎたすことを避けることで実現された．またこれらの最新の装置群
にふさわしい新たな分析手法を開発するために努力したあとが随所に認められる．この結
果として，現在のところ地球化学の根本間題よりは分析技術に関する論文(良い雑誌に発
表されてはいるが)の割合が高くなっている．この割合を近い将来に逆転し，同位体地球
19
化学において国際的な名声を確立すべきであろう．
2.2
超高圧グループ
(伊藤英司，桂智男，米田明，マイケル・ウォルター，神崎正美)
ISEI はマントルの岩石やその他の物質の相関係についての超高圧実験に強力であること
でこれまで永く国際的評価を受けてきた．伊藤英司による様々な相図は地球科学の多くの
分野で基準とされている．三朝型の多量アンビル高圧装置はいくつかの海外の研究機関に
輸出され，現在では世界中で高圧地球科学の標準的な装置となった．この伝統は現在でも
強く維持されている．
伝統あるマントル物質の相平衡関係研究に加えて，ISEI の高圧実験グループは鉱物物
理学的性質の測定へと研究分野を広げている．桂智男による地球深部構成鉱物の熱拡散率
や電気伝導度の測定はその好例である．また米田明は超音波測定の実験室を構築しつつあ
り，ここでは小さな実験試料に関する弾性的および非弾性的性質が最新の実験テクニック
で測定可能となるだろう．
現在でも多重アンビル装置による高圧発生の最前線は，伊藤英司により焼結ダイアモ
ンドアンビルを用いて開拓されている．SPring-8 の放射光設備を用い，金と MgO の状態
方程式によって記録された最大圧力は 40GPa である．しかし，このような焼結ダイアモン
ドアンビル装置による実験で真に成功を収めるためには，適切な投資が必要であろう(例
えば焼結ダイアモンド立方体の加工後や，原料物質の十分な供給など)．
現在最高水準のダイアモンドアンビル装置(DAC)の実験室がマイケル・ウォルター
によって立ち上げられた．DAC は，これまで歴史的に強力だった大容量多重アンビル方式
と相補的な技法として歓迎すべきものであり，強く推進すべきである．神崎正美によって
最近導入された NMR 装置も超高圧実験グルーﾌﾟヘの重要な追加である．(ウォルターと神
崎は 2 人とも形式的には基礎火山学に属しているが)．これらの新しい装置類がセンター
の資金によってではなく，競争的な科学研究費補助金によって購入されたことは特筆すべ
きことである．
ISEI の科学者の活動範囲から考えると，明らかに欠けていると思われるのはＸ線回折
と分析透過電顕(TEM)を用いて構造決定を行いうる鉱物学者又は結晶学者である．この
ような人材は超高圧グループ(大容量と DAC 装置の双方)にとって新しい，鉱物や物質相
の研究において決定的な重要性をもつ．DAC 実験においては，分析電顕は化学的及び結晶
学的情報を得るための理想的な手段である．
第 3 世代の放射光施設 SPring-8 は 1997 年に西播磨に設置された．ISEI の超高圧グルー
プは，その高い技術レベルとスタッフの数から考えて，SPring-8 の設備において主導的な
役割りを演ずることが期待されている．すでに ISEI の超高圧グループによっていくつか
の重要な仕事が SPring-8 においてなされている(例えば MgSiO3 ペロフスカイトの安定
領域やケイ酸塩溶融体の粘性など)，もしこれらの実験に適当な数の大学院生を投入する
ことができれば，その真の威力が揮発されよう．
2.3
基礎火山学
(小澤一仁，日下部実，山下茂，神崎正美，マイケル・ウォルター)
新しい研究部門「基礎火山学」は 1995 年改組の際に設立された．この部門は，マグマ学
(火山学，火成岩岩石学，ケイ酸塩溶融体科学)の知識を導入することにより，ISEI の 2 つ
の強力な部門(超高圧実験と PML)を結びつけることが目的であった．この部門を体現し
20
ていた久城育夫前センター長の退任と，小澤一仁が近々東京大学へ移動することになった
(2000 年 4 月)結果，2 つの部門の橋渡しをする上で鍵となることができる人材が明らかに
必要となっている．
安定同位体化学の日下部実と実験岩石学の山下茂は基礎火山学に属している．日下部
はカメルーンのニオス湖での事故の後に火山の火口湖の不安定性を詳しく研究してきた．
山下は火山噴火のダイナミクスを議論するために，ケイ酸塩メルト中の水の溶解度を研究
している．安定同位体の測定装置は明らかに良い状態に保たれており十分働いている．し
かし，最も新しいが同時に量も故障の多い PRISM 型を除くと，他の質量分析計はいずれ
も安定同位体分析の技術からいって10-15年以前の時期のものである．もっと高感度で分
解能の大きい，例えば連続流の IRMS の統合型又は静的装置，などの導入が計画されてい
る．これらの装置があれば ISEI 全体にとって，特に高圧実験の微量な生成物の同位体分析
などで能力を発揮できよう．
マイケル・ウォルターは現在基礎火山学に所属しているが，これは彼の研究対象(太古
代のコマチアイトマグマの成因，冥王代のマグマオーシャンの結晶化など)がマグマに関
連した問題であることを考えれば適切である．彼はまた，多重アンビル装置に興味と経験
を持っており，さらに新しい DAC 実験室を動かしていることから高圧グループの一員と
考えることもできる．高圧グループの他の研究者達の関心は鉱物物理学に傾いているが，
ウォルターの関心は地球化学方面にも広がっている．この点からいって，彼は固体質量分
析グループと高圧グループをつなぐ役割りを果たしており，ISEI を国際的な地球科学のコ
ミュニティと結ぶ役割りとも合わせて，ISEI にとって重要な人材である．同様に，神崎正
美も現在基礎火山学に属しているが，高圧実験と結晶化学における高い能力によって，高
圧グループ中の鉱物学者として同様に重要な役割りをになっている．
勿論，スタッフの様々な技術と関心を反映したより単純な組織も考えられよう．その場
合には地球化学(岩石学と安定および放射性同位体を含む)と高圧鉱物物理学ということ
で，使う装置にも対応し，世界中のよく似た研究機関の場合と同様の構成になろう．
2.4
その他の分野
(河野長，千葉仁，木島宣明)
別の安定同位体地球化学者（千葉仁）と熱水に関する地球化学者（木島宣明）が PML と同
じく基礎宇宙化学部門に所属している．PML とこれら 2 人の間には殆ど関連がないよう
に思われる．これらの研究者は酒井均(1984 年に東大へ移り現在は退任)の安定同位体実
験室と岩石一水相互作用実験室から出発して，あとをついだものであり，日下部や山下と
同様にマグマの熱水過程に関わる研究をしているので，我々にはこの 2 人が何故基礎火山
学ではなく基礎宇宙化学部門に属しているのか理解しにくかった．千葉が九州大学から
ISEI に戻ってきたのはごく最近なので，彼の海嶺の熱水環境の研究はまだ三朝においては
あまり進んでいない．我々はこの研究が近い将来に発展することを期待している．
河野長は東京大学地球惑星物理学科から 1999 年 3 月に移ってきた．評価委員会メン
バーは最後に彼の研究室を訪れ，自己無矛盾な地球ダイナモ理論であげた最も新しい業績
の説明を受けた．東京大学から来た学生とともに，河野は世界各地の火山岩（例えばアイ
スランド）古地磁気研究も行っている．我々は彼が管理職としてばかりでなく，科学者
としても大変活動的であることに感銘を受けた．
21
3 固体地球研究センターの様々な面について
3.1
建物
ISEI の建物の改良は前回の外部評価報告書(1994)における重要な指摘の一つであった．
医学部付属施設の医師達の岡山のメインキャンパスヘの移動によって，ISEI は研究棟内に
面積をふやした．さらに 1998 年には ISEI のために素晴らしい新しい建物が建設された．
このことにより，ISEI の研究環境はスペースという面では劇的な改善を受けた．我々が訪
問した時，新しい建物も古い建物も大変良好な状態にあった．PML はその装置類をよく計
画されたクリーンルームに一貫性を保って配置している．しかし他の部門ではいくつかの
装置がばらばらに置かれていたり孤立したりしている．ISEI は現在では(小さな実験室も
含めれば）5 つの建物にわたる大きく複雑な組織になっているので，いかにして研究者間
に密接な会話を維持するかは重大な問題である．いくつかの装置や実験室の再配置がこの
ことに助けになるかも知れない(例えばセンター全体の分析装置を設置するなど)
3.2
研究支援職員
前回の報告書には以下のように述べている:「最も重要な問題の一つは技術系職員の不足
であると思われる．ISEI の現在の教官数は，一連の最新式測定器を最高水準に保つために
は大幅に不足している．また技術支援の職員が存在しないことに緊急に手を打つ必要があ
る．アメリカやヨーロッパでは，能力のある技術職員なしに最新の実験室が活動できると
は考えられない．もしこれが日本の研究所に共通の問題であるなら文部省は早急に対応策
を講ずるべきである．
」
ISEI は改組された時に技術支援職員の定員増を得ていないので，我々は上に引用した
文章をくり返さざるを得ない．ただしこの状況は ISEI にいくつかの一時的なホスト(COE
博士研究員)がついたことで部分的には改善された．センターの研究活動のかなりの部分
や測定機器の設置，較正，維持などが COE 研究員によってささえられている。現在のシス
テムでは，COE 研究員は 3 年以上その地位に留まることはできない．これは若い研究者
の流動化をはかるという意味では妥当であるが，彼らが実験室を維持するという役割りを
果たしていることから考えると，これら COE 研究員の任期は延長すべきであるかも知れ
ない．
行政や予算上の制約から実現は困難かもしれないが，このように高度な装置類を維持
するための最も有効な手段は，献身的な研究者や学生(ISEI に存在する)と数人(この場合
は 2 人ぐらい)の，全ての装置類に精通し，改造の歴史も全て知っている，高い技能を持っ
た技術者の絶えざる努力の組み合わせによって実現することは強調しておきたい．この様
な正規技術職員の役割が，短期契約の COE 研究員などのそれと較べるべきものでないこ
とはいうまでもない．
3.3
大学院生
大学院生が十分にいないというのは ISEI に絶えずついてまわる困難の一つである．この
ことは基本的には ISEI が小さな町にあることに原因がある．岡山大学のメインキャンパ
スには地球科学科が存在するが，過去 5 年間にメインキャンパスから ISEI に来た学生がご
く少ないことを考えると ISEI にとって助けになっていない．最近多くの大学で，学部学生
の数は変えないまま大学院教育を大幅に拡充していることを考えると，ISEI における大学
院生の不足は今後も続くと思われる．ISEI が日本における固体地球科学における物質研
究の中心であることを考えると，大学院生が充分にいないことは日本の科学界にとって大
きな損失である．
22
3.4
外国人研究員
過去 5 年間に ISEI は約 20 名の外国人研究者を COE 関連又は日本学術振興会の外国人特
別研究員として受け入れた．マイケル・ウォルターはもともと COE 外国人研究員として
来日し，後に ISEI の助教授になった．薛献宇(神崎夫人)は COE 研究員として NMR 実験
室を動かしている．多くの外国人研究者がいることで ISEI は真に国際的な機関となった．
ISEI が大きな都市から遠く離れた場所にあることや，歴史がそれ程古くないことを考える
と，全教官とポスドク研究者が少なくとも 2 ヶ国語(日本語と英語)を使いこなすというの
は驚くべきことである．これは ISEI が多くの外国人研究者を受け入れたこと，三朝におい
て過去 5 年間に 2 回国際シンポジウムを開催したことに関係していよう．
3.5
共同利用研究員
ISEI は全国的な共同利用研究者のための機関からより高度な研究を推進する組織に変化
した．このように重点が変わったことに伴い,ISEI の共同利用研究員の数は過去 5 年間に
減少してきた.しかし(ISEI に滞在し ISEI の研究者と共同研究を実施する)嘱託研究員の
数は増加している.前回の評価報告書では，ISEI の教官が，技官による補助なしに非常に
多くの共同利用研究員(年間約 200 人)に対応することにつらい思いをしていると書かれ
ていた.我々は，多数の共同利用研究員から比較少数(年間 50-70 人)の嘱託研究員に重点
が移ったことは，ISEI の研究の質を高めるのに役立っていると考える．
3.6
図書室と計算機ネットワーク
前回の報告書において，ISEI の図書室が貧弱であることが指摘されていたが，図書室の状
態はそれ以来さらに悪化したようである．過去 5 年間に科学雑誌の購読には大きな変化が
おこった．現在では物理学と化学の重要な雑誌のかなりがインターネット経由でアクセス
できる．地球科学の雑誌についてもかなりの部分がインターネットからダウンロード可能
になった．さらに，近い将来にはディジタル誌(例えば 1999 年に発刊された G-cubed)が
通常の雑誌にとって替わるかも知れない．このような最近の情勢と小さな孤立した研究機
関の予算の制約を考えると，ISEI の図書室により多くの投資をすることは勧められない．
実際上もっと重要なことは，ISEI と岡山大学のメインキャンパスとの間(さらに恐らく大
阪大学まで)の計算機ネットワークの容量を増強することである．
4
提言
以下の諸点は，国内および国際的な科学の世界において ISEI の存在感を今以上に増すこ
とに役立つと思われる．
（１）技術革新を推進できる高い能力を持った技術者の雇用
最も重要な問題点の一つは技術系職員の不足であると思われる．ISEI の現在の教官数は，
一連の測定器を最高水準の状態に保つためには決定的に不足している．アメリカやヨー
ロッパでは，最新の実験室が有能な技術支援チームなしで活動することなど考えられない．
これは日本の研究所に共通の問題なので，他の研究所や大学と共同して文部省に働きかけ，
この重要な問題を解決することが望ましい．
23
（２） 大学院生の数を増やすこと
既に述べたように，さらに多くの大学院生をもつことが，ISEI の研究者を助けるばかりで
なく地球科学のコミュニティにとっても役立つ．この問題を解決するためには ISEI の内
外双方からの努力が必要であると思われる．この点で，中村栄三が大学院生を PML に勧
誘するために行っている試み(学部学生に 1 ヶ月間基礎的な地球化学のトレーニングをす
るインターン制と，1 年間共同研究をする学位前研究員制度)は非常に貴重であり，現状か
らの前進であるといえる．同じような試みを，学生がいないことが問題となっている ISEI
の他の部門にも広げるべきである．
（３） ISEI としての研究目標の設定
ISEI における研究対象は様々であり，異なる部門(ある場合には同じ部門内)に属する研
究者間の対話が不足しているように思われる．研究所として全体の研究目標(プロジェク
ト)をいくつか設定することが望ましく，それによってセンターの存在感を強めることが
できよう(例えば初期のマグマオーシャンのダイナミクスと最終的運命のようなテーマ)．
研究目標は，ISEI の研究者間の討論で選ばれ，複数の部門の研究者が共同研究に参加でき
るようにすべきである．こうした複数の実験室にまたがる研究目標を持つことで，ISEI の
研究者間の対話はもっと意味のあるものになろう．ISEI が研究機関として成熟してきた
ことや，レベルの高い活動を支えるにふさわしい研究基盤を獲得したことを考えると，日
本においても世界的にも地球科学の分野で主導的な役割りを果たし続けることが期待さ
れる．
（４） 地球ダイナミクスの研究グループとの交流を強めること
ISEI の研究者の多くは地球内部の物質循環と進化に関連した研究を行っているので，地球
ダイナミクスの研究者達(例えば地震学，マントル対流，惑星進化など)とさらに交流を深
めることが望ましい．1099 年に ISEI のセンター長になった河野長は，ISEI の科学者と地
球ダイナミクス研究者を結びつける重要な役を果たすことができる．特に，彼がいること
で，コア・マントル境界の物理化学や地球ダイナモの成因とその永年変化などに関わる問
題について，地球電磁気学，地球化学，高圧鉱物化学などの研究者の間に共通の関心を喚起
する特別の機会ができたといえる．
（５） 客員研究員宿舎
ISEI にとって，素晴らしい宿泊施設(三朝宿泊所)を持っていることは大きな利点である．
三宿所はキャンパス内にあり，温泉を持ち，手頃な朝食が驚く程安い値段で出されるなど，
大変うまく運営されている．このような素晴らしい宿泊設備なしで，ISEI が全国共同利用
施設として成功したとは考えられない．ISEI の性格が共同利用タイプから高度な共同研
究を中心とする機関に変わったことと，外国人研究者の数が増加したことを考えると，宿
泊施設の設備について再考すべき時期かも知れない．滞在研究者のために少なくとも普通
の設備(例えば勉強机，テレビ，電話)を備えることは必要であろう．あるいは，長期滞在
者のために別の宿舎(例えば家具つきアパートで調理設備のあるもの)の建設を考えるこ
とが有効であろう．
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付録:Hemley 氏によるコメント
以下のコメントは評価委員会報告書でなされた論旨の主要部を補うために書いている.最
初に，ISEI は多くの点で世界のどこも比肩するものがない，並外れて優れた研究所である
と，いう評価委員会の所見を繰り返したい．ISEI は，伝統的に高圧研究と地球化学におい
て強力であったが，最近も旺盛な活動によって多数の新しい技術(化学分析，分光学，焼結
ダイアモンド利用技術，放射光実験，ダイアモンドアンビルセル)を開発することでこれら
の研究を強めている．その上，意欲を持ち精力的なそれも多くは若い人達が，科学の最
前線の研究を行うだけでなく，設計や製作はしないにしても，自分達の装置をきちんと維
持している．研究所の基本設備や装置はすばらしい状態にある．この点で前回の報告書に
記されていた問題の多くは解決されている．
このような研究所ではその強さを決めるのは人であるので，この点に関していくつか
コメントしたい．第一に，現在の ISEI 内の教官組織は，部分的には歴史的なものを引き継
いでいるためにやや不自然な形をとっているが，研究者・グループ・部門の間の共同研究
や交流を促進するという意味ではかなり役立っているように見える．このことは，学問的
興味と技術に共通点を持つ高圧(地球進化)とマグマ/融体(基礎火山学)の両部門でもっ
とも明らかである．基礎火山学部門は最も新しい部門であるが，近代的な岩石学・野外研
究・理論的モデリング・分光学を含んでおり，ほかの部門とのさらなる交流により，この
特長をさらに推し進めることが可能であろう．基礎宇宙化学部門（つまり PML)は世界第
一級であり，一つの建物にあるものとしてはおそらくどこよりも素晴らしい装置をもって
おり，優れた指導下にある精力的で熱心なチームからなっている．このグループはすでに
多くの成果を出しているが，さらに発展して強い影響力を世界に与える事や，研究所内の
他のグループとの交流や共同研究がさらに強まることが期待される．
わたしは，歴史的に非常に強力な高圧グループの活動を以前から良く知っていた．この
グループは世界一級であり，焼結ダイアモンドプロジェクトや放射光の応用のような，最
先端の技術の開発をさらに推し進めている．レーザー加熱ダイアモンドアンビルセル実験
室(形式的には基礎火山学部門)は重要であり，大容量(多重アンビル)による研究を補う
ものとして歓迎するべきである．この研究を推進するために(この両方の実験を行うこと
が出来る人を含めて)教官を増加することを含む強力な支援がなされるべきである．ダイ
アモンドセルの研究は，SPring-8 を利用して放射光実験を行うことにより，大きな成果が
上がるであろう．高圧試料の構造解析のために，電子顕微鏡にもＸ線的手法にも経験を有
する正規の教官を雇うことが決定的に重要である．また，それに加えて，(光学的と振動的)
レーザー分光学の分野の(いろいろなレベルの)人を雇うことは，研究所全体として有益
である．
外部評価委員会報告書は，以下の五つの点で改善を行えば，ISEI をもっと活動的にし，
レベルをさらに上げる事が可能であろうという提言を行っている．(1) 高いレベルの技
術者を雇うこと．(2) 大学院生の数を増やすこと．(3) 研究目標を設定すること．(4)
地球ダイナミクスの研究者達と交流すること．(5) 三宿所の居住性を改善すること．
このうち最初の 4 点について，以下の点を付け加えたい．
(1)報告書で述べられているように，この研究所の，益々複雑さをます膨大な量の設備
を作り，維持し，運転するためには，もっと多くの技術的サポート(技術者)を得ることが基
本的に重要である．研究者が（どのレベルであっても)技官の仕事をこなしたとしても，研
究の生産性を最高に上げることにはならない．設計や機械工作の面では，最新のコンピュー
ター支援の技術を用いれば研究者が効率的に実行できる場合もあるが，その場合には，最
先端の機器とソフトウエアが必要である．他の場合には技官の存在が最も重要である．
(2)研究所の科学における影響力を最高にするには，もっと多くの人々（大学院生に加
えて，ポスドクやより年配の科学者)を研究所に引きつけるようさらに努力すべきである．
この状況はここ数年で大きく改善されたが，さらにもっと多くの人々を集め，訓練するこ
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とで，研究所は成功を続けることができよう．地球化学グループによって始められた学生
の訪問プログラムは，研究所全体の活動として取り上げるべきであろう．
(3)研究所内の交流と共同研究をさらにおし進めることにより，研究のレベルを上げる
ことができるであろう．現在進行中の様々なプロジェクトは非常に優れており，センター
長やグループのリーダー達は，その研究が科学の最先端にあり，利用できる設備を最も効
果的に使用しているという条件を満たすなら，教官やポスドク研究者や学生が自分で興味
を持っている科学的問題－たとえそれが地球科学の範囲を超えていても－を自由に追
求できるようにするべきである．しかし一方，研究所の持つ専門技術や設備を効果的に用
いるような，小規模な研究では解決できないような大きな問題をとりあげて，研究所全体
の研究目標，事業，あるいはプロジェクトとして取り組むことは，ISEI にとって有益であ
る．けれども，このような活動は，小さなスケールのプロジェクト(各研究者個人のものや
グループ間のもっと小さな共同研究)を育て続ける一方で行うべきである．
(4)河野長がセンター長として加わったことにより，研究所にこれまでになかった観測
的な地球物理学の展望が開けた．このことは，地球電磁気学における新しい共同研究が可
能になっただけでなく，これまでこの研究所や所員と直接的な接点がほとんどなかった，
日本やその他の国のもっと広い地球物理学の分野(地球電磁気学の他に，例えば地震学や
地球ダイナミクス)の人々と，広範囲にわたる交流を行うよい機会をあたえる．このよう
な交流を広めるには，研究集会や研究所間の(共同)研究プロジェクトや，国内外の学会で
の学際的セッションから始めることができよう．宇宙科学や生物学との連携による可能性
も，これらの分野に興味をもつ若い人を雇うことによって発展させることができるかもし
れない．
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