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2010 Fiscal Year Annual Research Report

惑星内部における水素の挙動の解明

Research Project

Project/Area Number 09J04077
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

柴崎 裕樹  東北大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC1)

Keywords水素 / 鉄水素化物 / 高圧 / 核 / 弾性波速度 / 放射光X線非弾性散乱 / 放射光X線回折 / SiO_2
Research Abstract

(1)高圧下での鉄水素化物(FeH)の弾性波速度の研究
地球核は鉄と軽元素(水素など)で構成されていると考えられている。しかしながら、これらの軽元素の量や種類は未だにわかっていない。そこで地球核中の水素量を明らかにすべく、放射光施設SPring-8にてX線非弾性散乱実験(BL35XU)とX線回折実験(BL10XU)を行い、FeHの弾性波速度と密度を明らかにした。
高圧発生にダイヤモンドアンビルセルを用い、70GPaという地球深部条件にて測定することができた。得られたFeHの弾性波速度と密度の結果から、地球核中には約0.30wt%の水素が含まれている可能性があることが明らかになった。
今後、さらに精密に核を構成している物質について制約を与えるために、鉄-ニッケル-水素系や鉄-水素-軽元素系といったより地球核に近い系の弾性波速度や密度を測定する。
(2)SiO_2高圧相の含水量測定の研究
SiO_2の高圧相であるstishovite(St)は、Al_2O_3を含むことで0.3wt%程度まで水を含むことができることから、沈み込むプレート中のSiO_2が地球深部まで水を運ぶ可能性が考えられている。地球深部条件ではSiO_2はStからCaCl_2型やα-PbO_2型の高圧相に相転移するが、これらの高圧相が水をどれ程含めるのかはわかっていない。そこで地球深部条件でのAl203を含むSiO_2の相平衡と含水量を明らかにする。SPring-8.8L10XUにてX線回折実験を行い、合成した3.0wt%Al_2O_3-0.3wt%H2O-Stの相同定を行った結果、約15GPaでCaCl_2型に相転移することがわかった。pure-Stは約50GPaでCaCl_2型に相転移することから、Al_2O_3と水が相転移圧力に大きく影響を与えることが確認できた。
今後、CaCl_2型およびα-PbO_2型への相転移を経験したSiO_2を回収し、フーリエ変換型顕微赤外分光光度計(FT-IR)にて含水量を測定していく。それによって、表層の水が沈み込むプレートによって地球内部に運ばれ、SiO_2を介して最終的に核にまで輸送されうるのかを明らかにしていく。

  • Research Products

    (7 results)

All 2011 2010

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Effect of hydrogen on the melting temperature of FeS at high pressure : Implications for the core of Ganymede2011

    • Author(s)
      Yuki Shibazaki, Eiji Ohtani, Hidenori Terasaki, Ryuji Tateyama, Tatsuya Sakamaki, Taku Tsuchiya, Ken-ichi Funakoshi
    • Journal Title

      Earth and Planetary Science Letters

      Volume: 301 Pages: 153-158

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hydrogenation of FeSi under high pressure2011

    • Author(s)
      Hidenori Terasaki, Yuki Shibazaki, Tatsuya Sakamaki, Ryuji Tateyama, Eiji Ohtani, Ken-ichi Funakoshi, Yuji Higo
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: 96 Pages: 93-99

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] In situ X-ray observation of melting temperature of FeS-H system under high pressure : Implications for the core of Ganymede2010

    • Author(s)
      Yuki Shibazaki, Eiji Ohtani, Hidenori Terasaki, Ryuji Tateyama, Tatsuya Sakamaki, Taku Tsuchiya, Ken-ichi Funakoshi, Yuji Higo
    • Organizer
      2010 AGU Fall Meeting
    • Place of Presentation
      アメリカ、サンフランシスコ
    • Year and Date
      2010-12-14
  • [Presentation] 高温高圧その場観察実験による鉄-リングウッダイト間の水素の分配と火星内部への適用2010

    • Author(s)
      柴崎裕樹、大谷栄治、寺崎英紀、立山隆二、坂巻竜也、土屋卓久、舟越賢一、肥後祐司
    • Organizer
      第51回高圧討論会
    • Place of Presentation
      宮城、仙台
    • Year and Date
      2010-10-21
  • [Presentation] Partitioning of hydrogen between iron and ringwoodite : Implications for hydrogen transport into the Martian core2010

    • Author(s)
      Yuki Shibazaki, Eiji Ohtani, Hidenori Terasaki, Akio Suzuki, Ken-ichi Funakoshi, Yuji Higo
    • Organizer
      The 3rd Young Earth Scientist Association (YESA) workshop "Properties of hydrogen and water in the Earth and planetary interiors examined by experimental and theoretical approaches"
    • Place of Presentation
      愛媛、松山
    • Year and Date
      2010-09-02
  • [Presentation] Effect of hydrogen on the melting relations of FeS and Fe-Ni systems under high pressure2010

    • Author(s)
      Yuki Shibazaki, Eiji Ohtani, Hidenori Terasaki, Ryuji Tateyama, Tatsuya Sakamaki, Keisuke Nishida, Ken-ichi Funakoshi
    • Organizer
      G-COE Symposium 2010 Dynamic Earth and Heterogeneous Structure
    • Place of Presentation
      宮城、仙台
    • Year and Date
      2010-07-14
  • [Presentation] 高圧下におけるFeS-H,Fe-Ni-H系における融点測定2010

    • Author(s)
      柴崎裕樹、大谷栄治、寺崎英紀、立山隆二、坂巻竜也、西田圭佑、舟越賢一
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2010年大会
    • Place of Presentation
      千葉、千葉
    • Year and Date
      2010-05-25

URL: 

Published: 2013-06-26  

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