2011 Fiscal Year Annual Research Report

地球マグマオーシャンの化学分化解明に向けた実験的研究

Research Project

Project/Area Number	10J09386
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	今井崇暢東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(DC1)
Keywords	地球中心核 / 水素 / 鉄 / X線回折 / マグマオーシャン
Research Abstract	地球マグマオーシャンの化学分別の中でも金属核とケイ酸塩マントルの分離過程を解明することは非常に重要である。Ikoma and Genda(2006)は原始地球がマグマオーシャンに覆われていたころ、地球には水素大気が存在していた可能性があると主張している。その場合マグマオーシャンには多量の水が含まれる。また、Fukai(1984)によって高圧力条件下において水素が鉄中に多量に固溶することがわかっているため、含水マグマオーシャンと共存していた金属核中にも水素が取り込まれた可能性が十分に考えられる。地球中心核への軽元素の固溶を考える際、相平衡図が必要不可欠となる。Fukai(1984)によって金属-水素系の相平衡図は予想されているが、鉄-水素系の相平衡図はいまだに実験によって調べられていない。相平衡図上においては純鉄の融点、水素が飽和した状態での融点のみが決定されている(Sakamaki et al.,2009)。そこで本研究では含水鉱物を水素供給源とした不飽和な系において鉄水素化実験を行った。実験はSPring-8のBL04B1に設置されているマルチアンビル型高圧発生装置を用いて行った。SPring-8で高温高圧X線その場観察実験を行うことで高温高圧下における鉄中の水素量やそのときの融点を調べることができる。実験によって得られた回折線から鉄中に含まれる水素量を見積もり、その温度依存性、圧力依存性、融点を得た。これらを用いて鉄-水素系の相平衡図を作成することができる。本研究では15GPa、20GPaにおける鉄-水素系の相平衡図を作成した。鉄-水素系の相平衡図が実験的に得られたのは本研究が初めてである。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 今回の実験に予想外に時間がかかり、もう一つのテーマに手をつけられていない
Strategy for Future Research Activity	今回の実験結果をまとめ、4月から次の実験を始める。