高圧下その場蛍光XAFS-XRD複合測定によるマグマ中のXeの化学状態の解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K14584
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分17040:固体地球科学関連
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 若林 大佑 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (20759964)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: キセノン / マグマ / シリカメルト / 分子動力学シミュレーション / 高密度化 / 相転移カイネティクス

研究成果の概要

高圧下におけるシリカメルト中のXeの振る舞いについて、新たな知見を得た。Xeは、低圧領域ではSiO4四面体が構成するネットワークの空隙間を移動しているが、6 GPa以上の圧力条件では特定の空隙中に閉じ込められる。Xeと他の原子との間に強い結合はなく、移動度の変化はネットワーク構造の変化（高密度化）による空隙サイズの低下が原因と考えられる。その他、シリカメルトを含む非晶質物質の相転移カイネティクスモデルを提案し、相転移過程の不均質を観察するためのX線顕微鏡および大規模シミュレーション法を開発した。

自由記述の分野

高圧地球科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

高圧下におけるシリカメルト中のXeの振る舞いに関する研究成果は、ケイ酸塩メルト（マグマ）のネットワーク構造の変化によってXeが構造中に固定される可能性を示している。地球化学分野において長年の謎とされてきた”missing Xe”問題に示唆を与えるものである。また、本課題の過程で得られた大規模計算手法やX線顕微鏡、非晶質物質の相転移カイネティクスモデルの応用範囲は広く、今後、様々な研究に発展していくことが期待される。