2012 Fiscal Year Annual Research Report
マントル物質の高圧相転移・ダイナミックスの解明と新規ポストスピネル相の探索と物性
Project/Area Number |
12J09330
|
Research Institution | Gakushuin University |
Principal Investigator |
石井 貴之 学習院大学, 理学部・自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
|
Keywords | 高圧発生装置 / ポストスピネル / 透過型電子顕微鏡 / 粉末X線結晶構造解析 / 放射光 / 超高圧 / マントル |
Research Abstract |
研究課題であるAB204新規ポストスピネル相の探索(FeCr204、MgCr2O4)とその相関係の決定、また、LaCrO_3ヒーターを用いた高圧下における超高温発生技術の開発を行った。新規高圧相の良質なX線回折パターンを得るため、同大学物質科学系研究室、物質材料研究機構の協力のもと、SPring-8で放射光粉末XRDパターンを測定した。 また構造解析における必須技術の一つである透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた制限視野電子線回折(SAED)技術とその観察用薄膜試料作成法の習得を、共同研究者の下で行った。 なお、修士課程までの結果を基に英文論文を執筆し、Earth Planet.Sci.Lett.に投稿して2012年内に掲載された。 FeCr2O4系では、変形CaFe2O4型とCaTi2O4型FeCr2O4、Mg2Al2O5型Fe2Cr2O5の合成に成功した。変形CaFe2O4型FeCr2O4はTEMによるSAED測定から空間群を決定した。結晶構造解析から、CaFe2O4型のAサイトイオンの原子位置が半周期ずれた新しい構造であることがわかり、隕石中で発見されたFeCr2O4に富む高圧相はCaFe2O4型ではなくこの構造である可能性が強く示唆される。 MgCr2O4系では、CaTi2O4型MgCr2O4とMg2Cr2O5相の合成に成功した。Mg2Cr205相はTEMによるSAED測定で、特異なSAEDパターンを観測し、結晶学的に特異な構造の可能性を示唆している。今後SAEDパターンの解析から、構造決定を行う。 CaTi2O4型FeCr2O4、CaTi2O4型MgCr2O4とMg2Al2O5型Fe2Cr2O5は、それぞれCaTi2O4とMg2A12O5以外で初めて合成された物質である。 これらの結果から、隕石中で発見されたFeCr2O4に富む2つの高圧相は18GPa以上で生成したことが示唆される。また、本研究から(Mg,Fe)2Cr2O5+Cr2O3の安定領域の存在が考えられるため、超高圧クロミタイトのマントル深部循環説に否定的な結果となった。これらの結果について、国内学会と国際学会で発表し、現在それぞれ英文論文を執筆中である。 LaCrO3ヒーターを用いた高圧下における超高温発生技術の開発では、2500℃までの安定した長時間温度保持を可能にした。これにより、マントルの局所的高温領域を実験室で再現することを可能にした。今後この技術を用いて、マントル岩石の高温高圧相関係決定を行う。
|
Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
粉末X線構造解析と透過型電子顕微鏡による制限視野電子線回折の技術習得により、新規ポストスピネル相の合成に関しては当初計画していた組成で、4つの新規高圧相の合成に成功した。この技術は、今後さらに新規相探索を円滑に進めていく上で必要なため、平成24年度にこの技術を習得できたことで今後の研究の進行を促進させることができると考えられる。 また、LaCrO3ヒーターを用いた高圧下での超高温発生技術の開発に成功したため、研究課題の一つであるマントル岩石の高圧相転移に関する研究を今年度の初めから進めていくことができるため、計画通りに研究を進められると言える。
|
Strategy for Future Research Activity |
今年度は、前年度に合成した新規ポストスピネル相の物性測定を行っていく。また、前年度試みなかったポストスピネル相の一つである六方晶相の新規合成を様々な組成で行う。 さらに、前年度にLaCrO3ヒーター用セルの開発に成功したので、これを用いて、ホットプリュームのような地球内部の局所的高温領域におけるマントル岩石(パイロライト、中央海嶺玄武岩、ハルツバージャイト)の高圧相転移を調べる。
|
Research Products
(6 results)