2010 Fiscal Year Annual Research Report
高温高圧その場分光観察によるマグマへの水の溶解反応の研究
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21340161
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
山下 茂 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30260665)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神崎 正美 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (90234153)
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| Keywords | マグマ / 流体 / 高温高圧実験 / 岩石鉱物鉱床学 / 火山 / 振動分光 |
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| Research Abstract |
分光装置の最適化:初年度に、現有の顕微赤外分光装置に顕微ラマン分光ユニットを同軸光学系になるように増設したが、その際に生じた顕微ラマン分光ユニットの不具合(光量不足)を、同ユニットの顕微光学系をスループットの良い仕様に改造することで完全に解決した。これにより、顕微赤外/顕微ラマン両装置による同時「その場」観察実験を効率的かつ精度良く行うことが可能になった。
圧力マーカーの評価とレンジ拡張:初年度に引き続き、炭素13同位体(^<13>C)合成ダイヤモンドの圧力マーカーとしての性能評価を行った。13Cダイヤモンドと純水を外熱式ダイヤモンドアンビルセルに封入してラマン散乱バンド波数シフトをモニターし、セル試料室の発生圧力を決定できることを確認した。特に、適用できる圧力レンジを拡張するために、低温の実験ですでに圧力マーカーとして較正されているルビーを、純水、^<13>Cダイヤモンドとともにセルに封入して実験・観察を行い、ルビー蛍光波数シフト及び高圧H_2O固相(氷)融解曲線、^<13>Cダイヤモンドラマン散乱シフトの比較較正を行った。これにより、使用可能な圧力レンジを、初年度の最高1.3GPaから、上部マントル条件を十分にカバーする最高4.8GPaまで拡張することができた。
マグマ物質のその場分光観察実験:^<13>Cダイヤモンド圧力マーカーの有用性と精度の目処がついたので、従来の方法(圧力マーカーとして気泡を含む純水を用いる)からの脱却が可能となった。これにより、純水を主体とする流体相へのシリケイト成分の溶け出しから生じる実験結果の不確かさを排除できる可能性が見えてきた。また、別の適用例として、純水ではなくN-C-H-O系の揮発性成分流体を圧力媒体として用いる高温高圧その場分光観察実験を予察的に行い、玄武岩マグマアナログ物質へのN及びC成分の溶解機構が酸化還元状態に大きく依存することを明らかにした。
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