2019 Fiscal Year Annual Research Report
Constraints on Primordial Noble Gas Reservoir Deep in the Earth by High-pressure and High-temperature Experiments
Publicly Offered Research
| Project Area | Interaction and Coevolution of the Core and Mantle: Toward Integrated Deep Earth Science |
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| Project/Area Number |
18H04365
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
角野 浩史 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (90332593)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 希ガス / 核 / マントル / 分配 / 高温高圧実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、溶融鉄－ケイ酸塩メルトの反応実験により得られる試料について希ガス質量分析技術を駆使し、希ガスのコア－マントル分配を明らかにする。そして得られた結果と、既知のマントル起源の天然試料の希ガス同位体比をもとに、地球内部の始原的希ガスリザーバーの在処を明らかにすることを目標とする。
本年度は愛媛大学のマルチアンビル高圧発生装置を用いて、2,000～2,500 K、3～28 GPaの温度圧力条件で、共存する溶融鉄とケイ酸塩メルトに希ガスを分配させた試料を調製し、走査型電子顕微鏡、顕微ラマン分光装置、電子線マイクロアナライザを用いて、凝集した希ガスの微小な気泡や化学組成の不均質の有無などを確認した後、鉄とケイ酸塩それぞれに含まれる希ガスを、顕微レーザーアブレーション装置と超高感度希ガス質量分析計を用いて測定した。
その結果ヘリウム以外の希ガスについて、3～6 GPaにおける分配係数は圧力によらず1/1,000,000～1/1,000程度であることと、アルゴンで最も高く、ネオン、クリプトン、キセノンの順に低いことが明らかとなった。ヘリウムは高温高圧実験中にカプセル外に散逸して失われたため分配係数が決定できなかったが、上記の結果から1/10,000程度と予想される。この値は核が始原的ヘリウムのリザーバーとなり得るか否かの境界と考えられている値と同等であることから、今後はヘリウムが散逸しない実験方法を考案して、実測により分配係数を決定する必要がある。また16 GPaと28 GPaで調製した試料は、回収された鉄相が顕微レーザーアブレーション装置のレーザー径（20 μm）より小さいため希ガス分析を未だ実施できていないが、ケイ酸塩相にはヘリウム以外の希ガスが十分に含まれていることが確認できたことから、鉄相の取り出しを進めている。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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