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火星中心核までの高圧力条件における鉄合金メルトの粘性測定

Research Project

Project/Area Number 17740343
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Petrology/Mineralogy/Science of ore deposit
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

寺崎 英紀  東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (50374898)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords惑星起源・進化 / 金属物性 / 地球・惑星内部構造 / 粘性 / 高圧力
Research Abstract

惑星中心核の物性や初期惑星内部における核形成過程を理解するためには、広範な温度圧力領域における核構成物質の粘性測定を行うことが重要である。本研究では、中心核を構成するとされる鉄-軽元素系合金のうち、有力な軽元素と考えられる硫黄、炭素に注目し、Fe-S, Fe-C融体の粘性を、世界最高の測定条件である16 GPa,1843Kまでの温度・圧力条件で測定することに成功した。実験は、大型放射光雄設SPring-8ビームライン04B1のマルチアンビル高圧装置を用い、試料中のマーカー球の落下速度、をCCDカメラによりその場観察するX線影像落球法を用いて粘性測定を行った。高圧発生用に開発した超硬アンビルの朱端サイズ5mmのセルを用いた。ヒーター材質乏しては、肉厚を薄く加工したランタンクロマイドを使用した。また粘性マーカーのRe球と鉄合金試料との化学反応を防ぐために、RFスパッタ装置を用いて、Re球を厚さ1-2ミク-ロンのアルミナでコーティングした。このように碓立された高圧セルを用いて、取り込み速度が最高125プレーム/秒の高速度カメラと組み合わせることにより、Fe-S, Fe-Cメルトの粘性を測定し、その圧力依存性を精度良く求めることができた。
Fe-S共融組成メルトは、16 GPa,1798Kまでの温度・圧力条件において、粘性係数は3.2-8.6 Pa-sとなり、その圧力依存性すなわち粘性流動の活性化体積は、1.46cm^3/molと非常に小さいことが明らかとなった。一方、Fe-Cメルトについては、4.5GPa,1843Kまでの条件において、粘性係数は1.7・7-6 Pa-sとなり、その活性化体積は1.20cm^3/molということがわかった。これにより、Fe-S, Fe-Cメルトの粘性の圧力依存性は、いずれも小さく、大差ないことが明らかとなり、惑星内部においても核メルトの粘性は非常に小さいと推測される。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (8 results)

  • [Journal Article] Immiscible two-liquid regions in the Fe-O-S system at high pressure : implications for planetary cores2007

    • Author(s)
      Tsuno, K., E.Ohtani, H.Terasaki
    • Journal Title

      Physics of the Earth and Planetary Interiors 160

      Pages: 75-85

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effect of pressure on the viscosity of Fe-S and Fe-C liquids up to 16 GPa2006

    • Author(s)
      TerasaKi, H., A.Suzuki, E.Ohtani, K.Nishida, T.Sakamaki, K.Funakoshi
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters 33・10

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Interaction between Iron and Post-pervskite at core-mantle boundary and core signature in plume source region2006

    • Author(s)
      Sakai, T., T.Kondo, E.Ohtani, H.Terasaki, N.Endo, T.Kuba, T.Suzuki, T.Kikegawa
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters 33

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] High-temperature viscosity measurements of hydrous albite liquid using in-situ falling-sphere viscometry at 2.5 GPa2006

    • Author(s)
      Poe, B.T., C.Romano, C.Liebske, D.C.Rubie, H.Terasaki, A.Suzuki, K.Funakoshi
    • Journal Title

      Chemical Geology 229

      Pages: 2-9

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Viscosity of hydrous albite melts2006

    • Author(s)
      Poe, B.T., Romano, C., Liebske, C., Terasaki, H., Suzuki, A., et al.
    • Journal Title

      Chem.Geol. (in press)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Viscosity of silicate melts in CaMgSi_2O_6-NaAlSi_2O_6 system at high pressure2005

    • Author(s)
      Suzuki, A., Ohtani, E., Terasaki, H., et al.
    • Journal Title

      Phys.Chem.Minerals 32・2

      Pages: 140-145

    • NAID

      10019866051

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] The effect of oxygen and sulphur on the dihedral angle between Fe-O-S melt and silicate minerals at high pressure : Implications for Martian core formation2005

    • Author(s)
      Terasaki, H., Frost, D.J., et al.
    • Journal Title

      Earth Planet.Sci.Lett. 232

      Pages: 379-392

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  • [Journal Article] Viscosity of peridotite liquid up to 13 GPa : Implications for magma ocean viscosities2005

    • Author(s)
      Liebske, C., Schmickler, B., Terasaki, H.et al.
    • Journal Title

      Earth Planet.Sci.Lett. 240

      Pages: 589-604

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      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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