1995 Fiscal Year Annual Research Report
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07454138
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| Research Category |
Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
比屋根 肇 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (70192292)
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| Keywords | 窒素 / 溶解度 / 酸素分圧 / ヘンリーの定数 / 同位体非平衡 |
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| Research Abstract |
本年度は、窒素の玄武岩メルトへの溶解度は酸素分圧にどのように依存するかを調べる実験をおこなった。雰囲気をコントロールできる炉の中で玄武岩メルトをつくり、窒素ガスと数時間平衡に置いたのち急冷した。できた玄武岩ガラス中の窒素濃度を分析し、それと雰囲気中の窒素ガス分圧とを比較することにより、窒素の溶解度を求めた。炉の中に、窒素ガスと同時にCO、CO_2ガスを流して酸素分圧を10^<-5>気圧から10^<-11>気圧までコントロールした。また窒素ガスは、質量数15の窒素のみを成分とする窒素ガス(^<15>N^<15>N)でラベルしたものを用い、過剰な^<15>Nの量を分析することにより、大気窒素の二次的な混入の影響を避ける工夫をした。窒素の溶解度は、ヘンリーの定数として、mol/g/atmという単位で求めた。得られた窒素の溶解度は、摂氏1300度のとき、(2-18)x10^<-9>mol/g/atmである。これは同時に測定したアルゴンの溶解度と比較すると数倍高い。また、酸素分圧が下がるほど窒素の溶解度が高くなる傾向が見られるものの、今回実験に用いた酸素分圧の範囲においては、桁がかわるほど著しい依存性は見られなかった。窒素の溶解形態に関しては面白い知見が得られた。もとの窒素ガスは同位体的には非平衡であり、質量数30の窒素分子だけが過剰な状態にある。酸素分圧が比較的高い雰囲気で作成した試料から抽出したガスには同位体非平衡が残っていたが、酸素分圧が低い条件で作った試料から抽出したガスは既に平衡化していた。このことは窒素がメルトに溶解する際に一度解離したことを示唆する。窒素の溶解形態に顕著な違いが見られるのに、溶解度の酸素分圧依存性が強くないのは不思議である。さらなる実験が必要である。
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