ダイヤモンドアンビルセルを用いた、高圧下での鉱物の偏光顕微赤外吸収スペクトル測定

• Project/Area Number: 07740429
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Petrology/Mineralogy/Science of ore deposit
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 篠田 圭司 大阪市立大学, 理学部, 講師 (40221296)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1995: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: ダイヤモンドアンビル / 赤外スペクトル / ブルーサイト

Research Abstract

フーリエ交換型顕微赤外分光法を用いた鉱物中の‘水'の分析は、一気圧下の測定に限られ、高圧下での赤外吸収スペクトル測定は、なされてこなかった。マントル構成鉱物の変形に対する‘水'の影響が色々と議論されているが、高圧下での鉱物の赤外吸収スペクトルは測定されていない。ダイアモンドアンビルを赤外顕微鏡に装着できるよう改良し、高圧下での鉱物中の‘水'の赤外吸収スペクトルを測定し、高圧下での鉱物中の化学形態の推定をするシステムを確立した。
ダイヤモンドアンビルを赤外分光法に適用する際に問題となる以下の点を特に考慮した。第一に圧媒体の選定である。圧媒体には赤外域で透明なKBr粉末、フッソ系有機溶液のフロリナ-ト、アルゴンの3種類を選定した。特にアルゴンの封入のためにアルゴンの液化装置を設計した。発生圧力の検出には、石英の赤外吸収ピークとルビーのR線の発光ピークのシフトにより求めた。層状珪酸塩と含水鉱物の原型であるブルーサイトを加圧し、常圧での吸収スペクトルとの比較から、加圧によりOHダイポールの振動エネルギーが数種類のエネルギーに分裂することがわかった。また4GPaをこえる圧力範囲から別の波数位置に吸収ピークが現われる。この吸収ピーク波、第一励起状態から第二励起状態への遷移に対応するとされてきたが、本研究によれば新たなOH結合を示すと考えられる。それは基底状態から第一励起状態への遷移を起こす赤外光をカットして測定しても、新たなピークは依然存在するからである。これは、中性子回折、ラマン散乱分光分析で確認されているブルーサイトの不連続な状態変化に対応するものと考えられる。