超高圧高温下における鉄-軽元素系の融解関係の決定

• Project/Area Number: 07F07044
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Petrology/Mineralogy/Science of ore deposit
• Research Institution: Okayama University
• Host Researcher: 桂 智男 Okayama University, 地球物質科学研究センター, 教授
• Foreign Research Fellow: MORAED G 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 外国人特別研究員 ; MORARD G. 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed(Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost : ¥2,000,000); Fiscal Year 2008 : ¥1,100,000 (Direct Cost : ¥1,100,000); Fiscal Year 2007 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
• Keywords: FeO / 融体 / X線その場回折 / 放射光 / 高温高圧 / 核 / 鉄合金 / FeO液体 / 構造相転移

Research Abstract

本年度は、マルチアンビル高圧装置とエネルギー分散型X線回折の組み合わせにより、FeO液体の構造の温度圧化について研究を行った。
実験は大型放射光施設SPring-8のビームラインBL04B1で行った。高温高圧発生はこのビームラインに設置されている大型Kawai型マルチアンビルプレスSPEED-1500で行った。アンビル先端サイズは7mm、圧力媒体サイズは14mmである。圧力媒体は5%のCr2O3含有MgO、ヒーターは硼素をドープしたグラファイト、断熱材はZrO2である。良いS/N比を得るため、断熱材・圧力媒体・ガスケットに穴を開け、ダイヤモンドまたは窒素化硼素からなるX線窓を置いた。圧力はKClのB2相の体積から見積もった。
本実験では様々な困難に遭遇した。第一の問題は、試料が周辺の物質と反応することである。様々な物質を検討した結果KClを試料カプセル物質とすることで解決した。アルカリハライド類はFeO融体と不混和であり、FeO融体に溶け込まない。KClは例えばNaClと比較するとその融点は高く、高温の融解実験に適している。また、CsClと比較するとX線透過率が高く、X線その場観察に適している。第二はヒーター材である。超高温発生に適しているグラファイトは10GPa以上ではダイヤモンドに転移し、そのままではヒーターとして用いることは出来ない。しかし、今回、グラファイトにボロンをドープし、ダイヤモンドに転移してもヒーターとして機能するようにした。この技術開発は。既にShatskiy et al. [Rev. Sci. Instr., 2009]として発表済みである。
残念なことに、本研究期間では予備的なX線回折パターンを取得できたのみであるが、本研究の技術的基礎を作ることは出来た。

Research Products

• [Journal Article] Boron-doped diamond heater and its application to large-volume, high-pressure, and high-temperature experiments (2009)
  • Author(s): Shatskiy, A., Yamazaki, D., Morard, G., Cooray, T., Matsuzaki, T., Higo, Y., Funakoshi, K., Sumiya, H., Ito, E., Katsura, T.
  • Journal Title: Rev. Sci. Instrum. 80 Pages : 23907-23907
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In situ structural investigation of Fe-S-Si immiscible liquid system and evolution of Fe-S bond properties with pressure (2008)
  • Author(s): Morard, G., Sanloup, C., Guillot, B., Fiquet, G., Mezouar, M., Perrillat, J. P., Garbarino, G., Mibe, K., Komabayashi, T., Funakoshi, K.
  • Journal Title: J. Geophys. Res. 113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural evolution of the eutectic liquid in the Fe-FeS system from 5 to 16 GPa: Implications for the extrapolation of its physical properties to Earth's core relevant pressure (2007)
  • Author(s): Morard G., Sanloup C., Fiquet G., Mezouar M., Rey, N., Poloni, R. and Beck, P.
  • Journal Title: Earth Planet. Sci. Lett. 263 Pages : 128-139
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ptimization of Paris-Edinburgh press cell assemblies for in situ monochromatic X-ray diffraction and X-ray absorption (2007)
  • Author(s): Morard G., Mezouar M., Rey N., Poloni R., Merlen A., Le Floch S., Toulemonde P., Pascarelli S., San Miguel A.
  • Journal Title: High Press. Res. 27 Pages : 1-11
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Elastic properties of the MgSi03 post-perovskite phase: Experimental determination to the core mantle boundary P-T conditions (2007)
  • Author(s): Guignot N., Andrault D., Morard G., Bolfan-Casanova N. and Mezouar M.,
  • Journal Title: Earth Planet. Sc. Lett. 256 Pages : 162-168
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Investigation of Fe-FeS phase diagram and liquid structure at high pressure and high temperature (2007)
  • Author(s): Morard G., Fiquet G., Sanloup C., Mezouar M., Andrault D., Guignot N.,
  • Organizer: AGU Fall Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, United States