放射光を用いた超深部ダイヤモンドインクルージョンの起源の解明

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10874074
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 入舩 徹男 愛媛大学, 理学部, 教授 (80193704)
• 研究分担者: 井上 徹 愛媛大学, 理学部, 助手 (00291500)
• キーワード: ダイヤモンド / インクルージョン / 放射光 / 高温高圧実験 / ペロフスカイト / 蛍光X線 / X線その場観察 / SPring-8

研究概要

放射光を用いた超深部ダイヤモンドインクルージョンの解明に向け、1)高温高圧X線その場観察によるダイヤモンドインクルージョン関連物質の高温高圧下での相変化の観察、および2)天然のダイヤモンド中に存在するインクルージョンの放射光X線による非破壊化学分析と結晶構造解析に取り組んだ。1)については既に成果を得ているが、2)については蛍光X線を用いたインクルージョンの化学分析には成功したが、結晶構造の決定には至らなかった。以下、それぞれにおいて得られた成果をまとめる。
1)MgCaSi_2O_6のペロフスカイト相への転移について、SPring-8の強力放射光と大型多アンビル型装置を用いて、X線その場観察実験をおこなった。この結果下部マントル最上部に相当する温度圧力条件下ではMgSiO_3とCaSiO_3組成をもつ2つのペロフスカイトが安定であるという決定的証拠を得て、これまでの議論に終止符をうった。またこの実験結果および得られた相の化学分析により、この2つの相が下部マントル起源であるとする従来の説を実験的に裏づけた。
2)天然のダイヤモンドに放射光X線を照射し、内部に存在するインクルージョンからの蛍光X線を用いた化学組成マッピングを試みた。この結果100μm程度のインクルージョンの組成を非破壊的に決定することが可能になった。この手法を用いてダイヤモンド中のCaSiO_3の特定に成功したが、ビームタイムの制約から結晶構造を決定するには至らなかった。

研究成果

• [文献書誌] K.Kuroda and T.Irifune: "Observation of phase transformations in serpentine at high pressure and high temperature by in situ x-ray diffraction"Properties of Earth and Planetary Materials at High Pressure and Temperature. 545-554 (1998)
• [文献書誌] 西山宣正、入舩徹男: "X線その場観察法によるマントル鉱物相転移境界の決定"高圧力の科学と技術. 9. 226-233 (1999)
• [文献書誌] T.Shinmei,N.Tomioka,K.Fujino,K.Kuroda,and T.Irifune: "In situ x-ray diffraction study of enstatite up to 12 Gpa and 1473K and equations of state"Am.Mineral.. 84. 1588-1594 (1999)
• [文献書誌] C.C.Lin,L.-G,Liu,and T.Irifune: "High-pressure Raman spectroscopy study of chondrodite."Phys.Chem.Minerals. 26. 226-233 (1999)
• [文献書誌] T.Inoue,R.P,Rapp,J.Zhang,T.Gasparik,D.J.Weidner,and T.Irifune: "Garnet fractionation in a hydrous magma ocean and origin of Al-depleted komatiites."Earth Planet.Sci.Lett.. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] K.Kuroda,T.Irifune,T.Inoue,N.Nishiyama,M.Miyashita,K.Funakoshi,and W.Utsumi: "Determination of the phase boundary between ilmenite and perovskite in MgSiO_3 by in situ x-ray diffraction and guench experiment"Phys.Chem.Minerals.. (印刷中). (2000)