火星中心核までの高圧力条件における鉄合金メルトの粘性測定

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17740343
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 寺崎 英紀 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (50374898)
• キーワード: 惑星起源・進化 / 金属物性 / 地球・惑星内部構造 / 粘性 / 高圧力

研究概要

SPring-8のマルチアンビル高圧装置を用いて、惑星中心核を構成する最も有力な物質とされるFe-S系のメルトの粘性の20GPa,2000℃までの温度、圧力依存性を求めることが本研究の目的である。鉄合金メルトの粘性を高圧側で測定するために、従来は低圧条件側で使用してきた超硬アンビルの先端切り欠き12-8mmの高圧セルに改良を加え、先端切り欠きが5mmのセルの開発をおこなった。10GPa以上のヒーター材質として、グラファイトが使用できないため、ランタンクロマイドを使用した。このランタンクロマイドはX線吸収が大きいため、厚さを薄くし、またガスケットのX線パス部にはX線吸収係数の低いボロンーエポキシを用いるという工夫をおこなった。また従来までは大きな問題であった、粘性のマーカー金属球と試料との反応に関しては、金属球を厚さ数ミクロンのアルミナでコーティングすることにより、解決できた。この結果、高圧下でも試料とマーカー球とのコントラストがよく判別でき、また粘性測定に重要な視野を十分に確保することができた。このように確立された高圧セルを用いて、Fe-S系メルトの粘性測定をおこなった。取り込み速度が最高125フレーム/秒の高速度カメラと組み合わせることにより、Fe-S共融点組成メルトの圧力依存性を精度良く求めることができた。16GPaまでの圧力範囲では、粘性係数の圧力依存性すなわち粘性流動の活性化体積は、非常に小さいことが明らかとなった。
備品としての実体顕微鏡は、試料準備の際に使用した。

研究成果

• [雑誌論文] Viscosity of hydrous albite melts (2006)
  • 著者名/発表者名: Poe, B.T., Romano, C., Liebske, C., Terasaki, H., Suzuki, A., et al.
  • 雑誌名: Chem.Geol. (in press)
• [雑誌論文] Viscosity of silicate melts in CaMgSi_2O_6-NaAlSi_2O_6 system at high pressure (2005)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Ohtani, E., Terasaki, H., et al.
  • 雑誌名: Phys.Chem.Minerals 32・2 ページ: 140-145
• [雑誌論文] The effect of oxygen and sulphur on the dihedral angle between Fe-O-S melt and silicate minerals at high pressure : Implications for Martian core formation (2005)
  • 著者名/発表者名: Terasaki, H., Frost, D.J., et al.
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett. 232 ページ: 379-392
• [雑誌論文] Viscosity of peridotite liquid up to 13 GPa : Implications for magma ocean viscosities (2005)
  • 著者名/発表者名: Liebske, C., Schmickler, B., Terasaki, H.et al.
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett. 240 ページ: 589-604