温度、圧力、化学組成の関数としての鉱物の構造と物性の研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03640664
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 工藤 康弘 東北大学, 理学部, 助教授 (30107693)
• 研究分担者: 長瀬 敏郎 東北大学, 理学部, 助手 (10237521) ; 秋月 瑞彦 東北大学, 理学部, 教授 (60004363)
• キーワード: ダイヤモンドアンビル / 高圧 / X線回折 / 放射光 / Superhydrous phase B / Phase F / Hedenbergite

研究概要

平成5年度は上部マントルの主要構成鉱物である輝石の一つであるhedenbergiteについて、その結晶構造におよぼす圧力の影響とMgとFeの置換の関係、マントル中で水を保持して存在する可能性の高い含水高圧珪酸塩鉱物superhydrous phase Bとphase Fの結晶構造と構造におよぼす圧力の影響を調べた。
Hedenbergite,CaFeSi_2O_6の単結晶(大きさ130×83×60ミクロン)をダイヤモンドアンビル高圧セルで6.3GPaまで加圧し、放射光と四軸自動回折計で調べた。Diopside,CaMgSi_2O_6と較べると、MgをFeで置換すると体積弾性率が増加する傾向が見いだされた。
Superhydrous phase Bの単結晶をダイヤモンドアンビル高圧装置で6.3GPaまで加圧し、高エネルギー物理学研究所放射光実験施設のビームラインBL-10Aの垂直型四軸X線回折装置を用いてX線回折強度の測定を行い結晶構造におよぼす圧力の影響を調べた。また格子定数の圧力変化から体積弾性率を求め、K_<0T>=145 GPaを得た。これはforsterite,Mg_2SiO_4の値より約12%大きい。
17GPa、1000度Cの条件下で合成されたphase F,Mg_<3.3>Si_<5.5>H_<7.4>O_<18>(super-hydrous phase Bと共存する)の超微小結晶(24ミクロン)につき高エネルギー物理学研究所放射光実験施設のビームラインBL-10Aの垂直型四軸X線回折装置を用いてX線回折強度の測定を行い結晶構造を解析し決定した。

研究成果

• [文献書誌] 工藤康弘: "(Mg,Fe)SiO_3 perovskiteの結晶構造中のFe." 日本結晶学会誌. 35. 204-208 (1993)
• [文献書誌] Y.Kudoh,L.W.Finger,R.M.Hazen,C.T.Prewitt,M.Kanzaki,D.R.Veblen: "Phase E:a high pressure hydrous silicate with unique crystal chemistry." Phys.Chem.Mineral.19. 357-360 (1993)
• [文献書誌] 工藤康弘: "造岩鉱物の結晶構造におよぼす圧力の影響." 鉱物学雑誌. 22. 195-199 (1993)
• [文献書誌] Y.Kudoh,T.Nagase,S.Ohta,S.Sasaki,M.Kanzaki: "Crystal structure and compressibility of superhydrous phase B,Mg_<20>Si_6H_8O_<36>." Proceedings of 14th AIRAPT Conf.in press. (1994)
• [文献書誌] Y.Kudoh,M.Kanzaki: "On the symmetry of the CaSiO_3 perovskite quenched from 15 GPa and 1500 C." Proceedings of 14th AIRAPT Conf.in press. (1994)
• [文献書誌] 工藤康弘: "単結晶の高圧構造解析と地球科学研究." 高圧力の科学と技術. 3. 28-33 (1994)