| 研究課題/領域番号 |
17540397
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 研究分野 |
固体地球惑星物理学
|
|---|
| 研究機関 | 京都大学 |
|---|
研究代表者 |
川本 竜彦 京都大学, 理学研究科, 助手 (00303800)
|
|---|
| 研究分担者 |
古川 善紹 京都大学, 理学研究科, 助教授 (80222272)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
|
| 配分額 *注記 |
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2005年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
|
|---|
| キーワード | マグマ / 水 / マントル / 水溶液 / 水素結合 / 高圧力 / マントルウェッジ / 沈み込み帯 / 構造解析 / 高温度 / 臨界現象 / 放射光X線 |
|---|
| 研究概要 |
地球内部の水は、いわゆる超臨界状態になっていて、その中に多くのケイ酸塩成分を溶かし込んでいる。その水の物性を理解するために以下の実験を行なった。
(1)放射光X線を用いた高温高圧ラジオグラフィーによる、マグマと水の間の第2臨界点の決定。三部賢治東京大学助手と神崎正美岡山大学助教授らと共同で行った私達の一連の実験によると、様々な岩石と水の間の不溶領域は2.5-4万気圧(GPa)で消失し、その圧力よりも深いところではマグマと水を区別できことが判明した。一部は印刷されたが、残りは投稿準備中である。
(2)アルカリ塩化物水溶液のラマン分光を高圧力条件で観察した。結果は、塩濃度とともにラマンのピーク周波数が高くなることがわかった。これは、「水素結合の距離が長くなる、または、水素結合の強さが弱くなる」と解釈できる。周波数の圧力依存性を詳しく見ると、高い濃度の水溶液では、各ピーク周波数の圧力依存性はほぼ一定であったが、薄い水溶液(特にNaC172H20)では、純水で見られた0.4GPa付近での折れ曲がりを確認した。海水程度のNaCl溶液では純水で見られたのと同様な構造の変化が低圧から高圧にかけて起こるようだ。続いて、分子動力学計算プログラム(東京工業大学河村雄行、MXDORTO、2006年版)を用いて、純水とNaCl水溶液に関して分子動力学計算を行った。水素結合距離、水素結合している水分子の数、およびパワースペクトルを得ることができた。塩濃度が増えると、水分子間の水素結合数が減少し、計算された振動周波数は塩濃度が増えると高くなり、分光実験結果と調和的である。分子動力学計算結果は、水溶液中では純水に比べ、水分子間の水素結合数が減少することを示していて、水素結合距離が長くなることは示していない。そのため、分光実験の結果は、塩が加わると水分子間での水素結合の強さが弱くなることを示している。現在投稿論文を準備中である。
|
