2006 Fiscal Year Annual Research Report
地球コア相当の圧力における鉄-硫黄化合物の密度測定と構造相転移の探索
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17540403
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| Research Institution | Independent Administrative Institution, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
佐多 永吉 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, 研究員 (60371720)
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| Keywords | 地球 / コア / 硫化鉄 / 高圧実験 / 状態方程式 |
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| Research Abstract |
昨年の研究で20-30GPa付近での加熱により出現する事がわかったFeSの高圧相(FeS VI)について、この相の構造についてよい詳細に解析し、相転移前後での構造変化の特徴を調べる実験と215GPaまでの圧力でこの相の安定性を調べる実験を行った。これらの結果を投稿論文としてまとめてPhysics and Chemistry of Minerals誌に投稿し受理された。結果の概要は以下の通りである。FeS(troilite)はNiAs構造と類似の構造を持ち、室温高圧相のFeS II(MnP構造)、FeS III、また温度を上げて行くと出現するより対称性の高いFeS IV、FeS V(NiAs構造)が知られている。本研究により、FeS VI相はFeS IIと同じ構造と推測されるがより歪んでいること、相転移境界は室温のFeS III-VI境界が36GPa付近、高温(1500K)でのFeS IV-VI境界が30GPa付近であり、FeS IVからVIへの転移は体積変化がほとんどなく、2次相転移の可能性があること、FeS VIは215GP程度まで安定であり、FeS IV、Vとは違い温度を室温まで下げても構造を保つことがわかった。この研究と平行して、引き続きダイヤモンドアンビルセルを用いてFe3S相の合成を試みた。FeとFeSの混合試料に用い(全体組成Fe4S)、1500K程度で30分加熱し、加熱後の圧力25GPaであった試料を回収し、高分解能走査電子顕微鏡(FE-SEM)で観察したところ、Fe3S組成になっているところはあるものの、出発組成のFe、FeSの部分、中間組成のFe2S、Fe3S2も観察された。このような手法でFe3Sは合成可能であるが、より均質な試料を得るためには、加熱時間を長くするか、温度を高くする必要があることがわかった。
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