2013 Fiscal Year Research-status Report
高温高圧下における鉄合金の音速・密度測定と融解関係の解明
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25800292
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
坂巻 竜也 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30630769)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 地球科学 / 高圧 / 高温 / 鉄 / 地球核 |
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| Research Abstract |
地震学的観測事実から地球は中心部から順に核・マントル・地殻で構成されていることが分かっている。さらに地球の核は中心に固体の内核があり、それ覆うように液体の外核が存在していることも明らかになっている。地球物理的・化学的な見地からは、地球核の組成は鉄を主とし、それにニッケルや軽元素（硫黄、酸素など）などが含まれていると提案されている。そこで本研究では、①地球核の温度構造を解明するために鉄－硫黄－酸素系における融解関係の解明と②地震波速度モデルと直接比較するために地球核の温度圧力条件下において純鉄の音速‐密度測定を行うことを目的とする。
大型放射光施設SPring-8にあるビームラインBL10XUにおいて圧力条件130GPaまでの鉄－硫黄－酸素系における融解実験を行い、融解曲線や相関係を明らかにした。また、BL35XUにおいては圧力条件170GPa、温度条件3000Kまでの純鉄の音速・密度測定に成功した。ダイアモンドアンビル高圧発生装置を両面レーザーで加熱することによって、安定して3000Kまでの高温下での測定が行えた。過去の研究でレーザー加熱ダイアモンドアンビルセルとX線非弾性散乱実験を組み合わせた例はなく、今までになされていない2000Kを超える高温条件で測定することによって、温度の影響を明らかにすることができた。また、フラットパネルを利用した2次元のX線回折パターンの取得することで、音速測定時と同一条件下において試料の密度を求めることにも成功した。純鉄の音速-密度の相関と観測された地球核のデータを比較することで、地球核の組成に制約を与えることが可能になった。
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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
本研究課題の目的である地球核条件下での①鉄－硫黄－酸素系の相関係の決定と②純鉄の音速－密度測定に関する研究が当初の計画通り順調に進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題の1つである地球核条件下での純鉄の音速－密度測定に関する研究は完遂したので、国際誌に投稿するための準備を進める。今後はより地球核の組成を模擬した鉄+軽元素系を出発試料として用い、研究を進める予定である。
鉄－硫黄－酸素の融解実験に関しては、計画通りにより高い圧力まで実験条件を拡張していく。
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