高圧下その場XAFS測定によるマグマオーシャンの酸化還元反応の検討
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20J21667
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小澤 佳祐 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 高圧地球科学 / ダイヤモンドアンビルセル / XAFS法 |
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| Outline of Research at the Start |
これまで、X線吸収分光法(XAS)による高圧高温条件での構造解析の研究はそれほど多く行われてこなかった。特に、高圧高温下の試料中に含まれる微量元素を対象にしたXASによる構造解析の先行研究はほとんどない。そこで、本研究では高圧高温下でのXASによる新しい測定手法を開発する。その手法を利用して、高圧下の岩石中に含まれる微量元素周りの構造を解析する。その実験とは独立に、マントルと金属核を模して、岩石と金属鉄の間の微量元素の分配実験を高温高圧下で行う。２つの実験を比較することで、微量元素周りの構造が分配にどのように影響するか考察する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで、X線吸収分光法(XAFS法)による高圧条件での構造解析の研究はあまり行われていなかった。特に、高圧下試料中の微量元素を対象にしたXAFS法による構造解析の先行研究はほとんどなかった。その一番の原因として、圧力発生装置をはじめとする試料以外の物質にX線を大幅に吸収されてしまう問題が挙げられる。この問題点を解決するために、本研究では従来の高圧試料のXAFS測定とは異なるレイアウトでの測定方法を確立し、その結果、試料以外によるX線の吸収を抑えることが可能になった。この手法を利用して、マグマのアナログ物質であるケイ酸塩ガラス中のタングステンおよび鉄の化学状態および局所構造の解析を行った。その結果、ケイ酸塩ガラス中のタングステンは、ケイ酸塩ガラスの主成分であるケイ素の配位数増加挙動と類似する圧縮挙動を示した。ケイ酸塩ガラスおよびマグマ中でこのタングステンの配位数増加が起こることで、タングステンの液体金属鉄-マグマ間の分配挙動が5GPa付近で変化する原因を説明することができる。さらに、高圧試料のXAFS測定によってケイ酸塩ガラス中の二価鉄および三価鉄の配位数および化学状態変化の測定を行った。その結果、下部マントル中腹の圧力よりも低圧条件ではどちらの酸化数もスピン転移を起こさないことが確認された。加えて、15GPa以下の圧力領域では、二価鉄に比べて三価鉄の方が配位数増加が大きく、効率的に圧縮されることが確認された。この圧縮性の違いは、先行研究によって報告されている高圧下マグマ中で二価鉄が金属鉄と三価鉄に不均化反応を駆動するメカニズムであると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
