| 研究課題/領域番号 |
24684038
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
舘野 繁彦 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (30572903)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 高温高圧実験 / ダイアモンドアンビルセル / 核 |
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| 研究実績の概要 |
当該研究課題は、レーザー加熱ダイアモンドアンビルセルを用いた高温高圧実験により、地球深部条件における鉄および鉄合金の融点を決定する。地球中心の温度とその熱進化を議論する。昨年までに行った純鉄の融点測定に続き、本年度は地球核に含まれる軽元素の有力候補であるケイ素と硫黄が与える融点降下、および外核-内核間の分別について理解するため、鉄-ケイ素-硫黄三成分系における溶融実験を行った。温度、圧力、時間それぞれの実験条件を変えた11回の実験を行った。出発物質にはケイ素と硫黄がそれぞれ2.8wt%、2.4wt%均質に含まれる。大型放射光施設SPring-8における高温高圧下におけるその場X線回折測定を行い、回収試料の化学分析を行った。散漫散乱が観察された試料に対し、イオンミリング装置または収束イオンビーム装置を用い、加熱領域を露出させ、電界放出型電子線プローブマイクロアナライザーによる化学分析を行った。回収試料の組織は、液相-固相の明瞭な分離が確認された。金属結晶に特徴的なチャネリングコントラストは固相にのみ観察され、液相には観察されなかった。また、それぞれの相の定量分析によると、70GPaまでの実験において、液相には硫黄、固相にはケイ素がそれぞれより多く分別されることが明らかになった。３成分系の実験においては融解に伴う液相-固相の分離が明瞭であったため、これを以て融解判定とすることができる。液相の体積が少なくても、X線回折による散漫散乱と比べ、液体を検出できる下限は著しく低いため、より正確に融点を決定することができる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
25年度に行った鉄の溶融実験について、実験回収試料の分析が完了していない。また今年度に行った鉄-ケイ素-硫黄系の実験については、放射光X線を用いたその場観察はしているが、回収試料の化学分析については2割ほどしか完了していない。
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| 今後の研究の推進方策 |
鉄、鉄-ケイ素-硫黄系のそれぞれの実験回収試料の分析が済んでいない。これを完了させ、200GPaまでの融解曲線を決める。さらに、200GPa以上の圧力領域で実験を行う。このために27年度7月に欧州シンクロトロン放射光研究所(ESRF, フランス・グルノーブル)においてビームタイムを取得しており、実験を予定している。ESRFで200-300GPaにおける鉄-硫黄系の溶融実験を行う。超高圧下における、鉄、鉄-硫黄系、鉄-ケイ素-硫黄系の融解曲線を揃え、地球中心の温度について議論する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ホットプレート他において、予算案作成時より安価で購入できた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度分と合わせ、消耗品などに充当し、効率的に使用する。
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