2017 Fiscal Year Annual Research Report
高圧実験と熱測定に基づくマントル深部鉱物及び類縁物質の高圧相平衡
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17H02986
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| Research Institution | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
赤荻 正樹 学習院大学, 理学部, 教授 (30126560)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マントル / 高圧実験 / 熱測定 / 高圧鉱物 / 相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．通常の炭化タングステンアンビルよりコバルト含有量の少ない、複数の種類の高硬度超硬合金アンビルを使用し、マルチアンビル高圧発生装置を用いて高温高圧実験を行った。その結果、一種類の超硬合金アンビルでは、約35GPaまでの圧力と約1800℃までの温度を発生させることが可能になった。
２．MgCr2O4－Mg2SiO4系の高圧相関係を解明する目的で、MgCr2O4：Mg2SiO4が１：１の組成について、1600℃で25GPaまでの相関係を決定し、組成分析を行い、それに基づいて密度を求め、圧力の増加に伴って段階的に進行する相転移の系列を明らかにした。特に、深さ約400㎞に対応する圧力でMg2SiO4オリビンとMgCr2O4クロマイトの間で反応関係があることが明示された。それらに基づき、「超高圧クロミタイトのマントル循環説」で唱えられている「超高圧クロミタイト」は、深さ約400㎞より浅所を循環したと考察した。
３．MgCr2O4－Mg2SiO4系の高圧相の一つとして出現する変型ludwigite型Mg2Cr2O5高圧相の単結晶を合成し、結晶構造解析を行った。
４．地殻、マントルにおいて放射性元素U、Thのホスト鉱物であるZrSiO4ジルコンの高圧相関係を明らかにする目的で、ジルコン、その高圧相のレイダイトなどのエンタルピー測定、低温熱容量測定を行い、熱力学計算により高圧相平衡関係を決定した。また、室温での静的圧縮実験や衝撃圧縮実験によるジルコン－レイダイト相転移の圧力と、熱力学計算による転移圧の違いを考察した。
５．MgO-SiO2系の高圧相の内、従来研究が乏しかったMg14Si5O24無水B相の低温熱容量測定を行い、高圧相平衡実験の結果と組み合わせて、平均的マントルよりもMgに富む地域における無水B相の安定領域を詳細に決定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
MgCr2O4－Mg2SiO4系の高圧相関係の内、オリビンとクロマイトの反応関係を明らかにしたことや、Mg14Si5O24無水B相の安定領域を確定したことなどは重要な進展である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に開発した技術を活用し、MgCr2O4－Mg2SiO4系の広い組成範囲でのさらに詳細な高圧相関係や、CaSiO3ペロブスカイトに関わる高圧相関係を調べる。また、カルシウムフェライト相をはじめとするポストスピネル型高圧相に関して、様々な組成のAB２O4化合物の高圧相転移を明らかにする。
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[Journal Article] Micro-beam hard X-ray photoemission study on platinum-group metal pernitrides2017
Author(s)
K. Soda, T. Mizui, M. Komabuchi, M. Kato, T. Terabe, K. Suzuki, K. Niwa, Y. Shirako, M. Hasegawa, M. Akaogi, H. Kojitani, E. Ikenaga
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Journal Title
J. Phys. Soc. Japan
Volume: 86
Pages: 1-5
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy of Late Transition Metal Dioxides and Pernitrides2017
Author(s)
K. Soda, D. Kato, D. Kobayashi, M. Komabuchi, T. Terabe, M. Kato, Y. Shirako, K. Niwa, M. Hasegawa, H. Kojitani, M. Akaogi, E. Ikenaga
Organizer
The 7th Intern. Conf. Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy (HAXPES 2017)
Int'l Joint Research
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