方射光X線による高圧下での含水珪酸塩マグマの構造の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15654074
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 井上 徹 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教授 (00291500)
• 研究分担者: 山崎 大輔 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助手 (90346693) ; 入舩 徹男 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (80193704)
• キーワード: 放射光X線 / 含水珪酸塩メルト / マグマ / 高温高圧 / マグマの構造 / マグマの物性 / 地球内部

研究概要

本年度は高輝度光科学研究センター大型放射光施設(SPring-8)の高輝度X線を利用して、高圧下での含水珪酸塩メルトの回折パターンを収集することを試みた。含水メルトであるため、試料は金属カプセル等に封入する必要があるが、一般的に使っている貴金属カプセル(Pt,Au)ではX線の吸収が大きく回折線を見ることができない。今回はAgPdのカプセルを採用し、さらに肉厚を従来の半分の50mmにすることにより、解析に耐えうるパターンをとることに成功した。今回は8GPa付近、1750Kで2種類の組成(M/Si=2.0,1.8)の含水マグネシウム珪酸塩メルトの測定を行い、解析の結果、両者でSi-Siの距離が大きく異なることを見いだした。これはSiO_4四面体の連結構造がそれぞれのメルトで異なっていることを意味する。また、比較対象として、MgSiO_3ガラスの実験も行った。常温常圧の実験では以前に報告されているMgSiO_3メルトの結果と比較した結果_ほぼ同様の解析結果が得られ、今回の測定、及び解析が妥当なものであることが示された。また、14GPaまで加圧、その後600Kまで温度上昇した結果、SiO_4四面体距離には大きな変化が見られなかったが、Si-Si距離に関しては大きな変化が見られ、四面体どうしの結合角が圧縮により減少する様子が観察された。今後はさらに組成・圧力を変化させて、メルトの構造を観察していく予定である。上記の研究以外にも共同研究としていくつかの研究に携わり、その投稿論文は研究発表欄に示してある。

研究成果

• [文献書誌] T.Irifune, A.Kurio, S.Sakamoto, T.Inoue, H.Sumiya: "Ultrahard polycrystalline diamond from graphite"Nature. 421. 599-600 (2003)
• [文献書誌] J.Wang, S.V.Sinogeikin, T.Inoue, J.D.Bass: "Elastic properties of hydrous ringwoodite"American Mineralogist.. 88. 1608-1611 (2003)
• [文献書誌] H.Sumiya, T.Irifune, A.Kurio, S.Sakamoto, T.Inoue: "Microstructure features of polycrystalline diamond synthesized directly from graphite under static high pressure"Journal of Materials Science. 39. 445-450 (2004)
• [文献書誌] T.Inoue, Y.Tanimoto, T.Irifune, T.Suzuki, H.Fukui, O.Ohtaka: "Thermal expansion of wadsleyite, ringwoodite, hydrous wadsleyite and hydrous ringwoodite"Physics of Earth and Planetary Interiors. in press.
• [文献書誌] N.Nishiyama, T.Irifune, T.Inoue, J.Ando, K.Funakoshi, W.Utsumi: "In situ X-ray observation of the spinel-postspinel fransition in an pyrolite composition"Physics of Earth and Planetary Interiors. in press.
• [文献書誌] T.Irifune, A.Kuri-, S.Sakamoto, T.Inoue, H.Sumiya, K.Funakoshi: "Formation of pure polycrystalline diamond by direct conversion of graphite at high pressure and high temperature"Physics of Earth and Planetary Interiors. in press.