2007 Fiscal Year Annual Research Report
超高温高圧下でのマントル鉱物の熱膨張率測定によるマントルの断熱温度勾配の見積もり
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17204036
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
桂 智男 Okayama University, 地球物質科学研究センター, 教授 (40260666)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米田 明 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (10262841)
伊藤 英司 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (00033259)
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| Keywords | 熱膨張 / 超高圧高温 / ペロフスカイト / X線その場回折 / 焼結ダイヤモンドアンビル / 川井型超高圧発生装置 |
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| Research Abstract |
本年度は、MgSi03ペロフスカイトに対して、焼結ダイヤモンドアンビルを装備した川井型超高圧発生装置により、40万気圧までの圧力で、高温高圧X線その場回折実験を行った。超高圧発生装置としては、大型放射光施設SPring-8に既設のSPEED-Mk.IIを用いた。高圧セルのヒーター材には、X線を透過するTiB2を用いた。ヒーターは円筒形であり、タンタルとモリブデンを電極として用いた。X線はヒーターに垂直方向に入射した。ヒーターの前後には、ボロン粉末を入れた。出発物質はMg2Si04フォルステライトとMg0ペリクレスの混合物である。Mg2Si04フォルステライトは高温高圧下でMgSi03ペロフスカイトとMg0ペリクレスに分解する。試料圧力はMg0ペリクレスの体積と熱電対で計測した温度から求める。
試料はまず30GPaまで加圧し、その後1700Kまで加熱して、MgSi03ペロフスカイトを合成する。そこからさらに加圧し、所定の圧力まで達した後、試料を1500-1900Kまで加熱する。その後200Kステップで冷却し、各ステップで試料と圧力マーカーの回折パターンを取得する。
得られた回折パターンからペロフスカイトとペリクレースの格子体積を求め、ペロフスカイトのP-V-Tデータを得た。まず、常温のデータをバーチ=マーナガンの状態方程式にフィッティングし、体積弾性率をK=261GPaと仮定して、体積弾性率の圧力微分K'=3.2(1)をえた。次に高温データをミィ=グリュナイゼンの状態方程式にフィッティングし、デバイ温度をθ=980Kと仮定し、グリュナイゼンパラメータγ=2.66(2)とその対数体積依存性1.9(1)を得た。
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