| 研究課題/領域番号 |
15K17789
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
佐野 亜沙美 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J-PARCセンター, 研究員 (30547104)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | マントル遷移層 / 水素同位体 / オリビン / ワズレアイト / リングウッダイト |
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| 研究実績の概要 |
オリビン((Mg,Fe)2SiO4)の高圧相であるワズレアイト、リングウッダイトはマントルの深さ410 km ~ 660 kmを構成するマントル遷移層の主要構成鉱物である。これらはいわゆる無水鉱物ではあるが、欠陥を伴い、最大で3.3 wt.%もの水が含まれうる。そのためマントル遷移層は地球深部において水のリザーバーとしての役割をになっていると考えられている。本研究は、遷移層を構成するオリビンの高圧相間において水素の同位体がどのように分配されるかを高圧実験により求め、マントル上部から遷移層における水素同位体の不均質について明らかにしようとするものである。同位体の不均質は非常にわずかであると予測され、精度の高い分析のためには割れ等のない、状態のよい試料を合成する必要がある。また、SIMSにおける分析にさいしては天然存在度の低い重水素についてカウントを稼いで統計をよくするために、重水素に富んだ試料を合成するため、重水素に飛んだ標準試料を合成する必要もある。本研究の目的は、これら高圧下における同位体分配係数決定における問題を洗い出し、技術を確立することにもある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年は計画通り、オリビン-ワズレアイトの共存する温度圧力領域にて同位体分配実験を行った。MgO, Fe2O3, SiO2の酸化物混合体を雰囲気制御炉内で酸素分圧を制御して保持したものに、天然存在比の水素を含むブルーサイトおよび重水素化したブルーサイトを混合して、水を1 wt.%含む出発物質を得た。この出発物質を金カプセル中に封入して、愛媛大学設置の3000トン川井型マルチアンビルプレスで高温高圧実験を行い、目的とする高圧相が共存し、かつSIMSでの定量分析に耐えうる100μm程度の粒径になる温度圧力条件・時間を探った。実験はTEL(先端サイズ)8 mmの二段目アンビルを用いた6-8式加圧により行い、LaCrO3のない熱ヒーターに通電することにより高温を発生した。１時間ほど保持したのち常圧に回収した試料についてX線回折およびラマンスペクトルの測定を行い、相の同定を行った。その結果、含水系であることから、比較的短時間の保持時間であっても十分な粒径の試料が得られることが確認された。現在のところワズレアイトのみが出現する荷重での実験を終えており、さらに低荷重でオリビンと共存する条件を探索する予定である。本年度の進捗状況としてはほぼ予定通りである。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き各相の共存する条件を求め、平衡に達していることを確認するために保持時間を変えた試料も合成する。回収した試料について、二次イオン質量分析計SIMSを用いて高圧から回収された各相の同位体比の決定を行う。また、オリビンーワズレアイト間の分配係数の決定に成功したら、ワズレアイトーリングウッダイト間の同位体分配実験を行う予定である。これらの結果から、遷移層が特定の同位体のリザーバーとして果たす役割の理解を目指す。
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