2012 Fiscal Year Annual Research Report
鉄メルトの密度・弾性波速度におよぼす軽元素の影響:地球外核の軽元素の解明
Project/Area Number |
23340159
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
寺崎 英紀 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50374898)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浦川 啓 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (30201958)
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Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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Keywords | 鉄合金 / 弾性波速度 / 密度 / 高圧 / 中心核 / 軽元素 / X線トモグラフィー / 液体 |
Research Abstract |
地球中心核からの限られた情報である地震波データと直接比較を行うために、高温高圧下における鉄合金の密度と弾性波速度を求めることは不可欠である。昨年度に弾性波速度測定システムを導入し、トモグラフィー(CT)による密度測定と組み合わせて、高圧常温下での鉄合金固体の密度と音速の同時測定法を確立した。本年度は高温用の弾性波速度・密度測定セルを開発し、高温高圧下での合金固体および融体の弾性波速度・密度の同時測定を実施した。 ・高温発生用試料セルの開発 高温下での測定を実現するために、試料部構成にグラファイト抵抗ヒーターを入れたセルを開発し、熱電対を用いて電力と温度の関係を複数の圧力条件下で調べた。また加熱時の音速測定用のシグナルケーブルへのノイズ低減のため、直流安定化電源を導入し加熱を行った。また新たにプランジャーポンプから成る油圧自動加圧装置を導入することにより、精密な加圧制御が可能となった。 ・高温高圧下の合金融体の密度・音速同時測定 次に放射光X線を用いた高圧高温下での密度・弾性波速度同時測定を実施した。SPring-8 CTビームライン(BL20B2)にて、CT用80トン小型プレスで高圧発生させ測定を行った。試料にはNi-S合金を用いた。実験は、0.5-1.0 GPaの圧力において1673 Kまでの温度条件で測定を行うことができた。この結果、試料の融解とともに弾性波速度が大きく減少することが明らかとなった。さらに固体と液体で弾性波速度の温度依存性に変化が見られた。密度については融解に伴う大きな密度変化は小さいことがわかり、常圧の密度値からの傾向と良い一致を示した。これより高温高圧下における合金融体の密度と弾性波速度の同時測定が実現され、鉄合金の融点以上の温度条件でも測定できることが確認された。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、当初の計画通りに、高温用セルを開発し、加熱電源や自動加圧装置の導入も行い高温高圧下での密度・弾性波速度同時測定を実現させた。これを用いて合金固体および融体の測定を高温高圧下で実際に行い、固体と融体に対する物性の温度依存性の傾向を得ることができたため。
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Strategy for Future Research Activity |
今後は、今年度用いたシステムを使用して、数種類の鉄合金試料(Fe-C, Fe-Ni-Si, Fe-Ni, Ni-S)についての密度・弾性波速度同時測定を実施する。これより鉄合金固体および融体の密度・弾性波速度の温度・圧力・組成依存性を明らかにする。特に組成に関しては重点的に調べ、軽元素の与える鉄の密度・弾性波速度への効果および差を徹底的に調べる。得られた結果と地震波データを比較し、核中の軽元素についての評価を行う。 また技術的な点に関して、試料からのシグナルを増幅させるためにアンプを導入して信号強度取得の改善を行う。さらにオンサイトでの物性解析システムを確立し、その場で物性値が得られるようにする。
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Research Products
(40 results)
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[Journal Article] Stability of Fe-Ni hydride after the reaction between Fe-Ni alloy and hydrous phase (δ-AlOOH) up to 1.2 Mbar: Possibility of H contribution to the core density deficit2012
Author(s)
Terasaki,H., E.Ohtani, T.Sakai, S.Kamada, H.Asanuma, Y.Shibazaki, N.Hirao, N.Sata, Y.Ohishi, A.Suzuki, K.Funakoshi
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Journal Title
Physics of Earth and Planetary Interiors
Volume: 194-195
Pages: 18-24
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Sound velocity and density of liquid and solid alloys under pressure2013
Author(s)
Terasaki, H., Nishida, K., Urakawa, S., Uesugi, K., Takubo, Y., Kuwabara, S., Higo, Y., Kono, Y., Kondo, T.
Organizer
The 3rd Global-COE international symposium on Deep Earth Mineralogy
Place of Presentation
Matsuyama
Year and Date
20130304-20130306
Invited
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[Presentation] Sound velocity and density measurement of Ni-S liquid at high pressure2013
Author(s)
Terasaki, H., Nishida, K., Urakawa, S., Uesugi, K., Takubo, Y., Kuwabara, S., Higo, Y., Kono, Y., Kondo, T.
Organizer
Workshop on Approach to the centre of the Earth
Place of Presentation
Sendai
Year and Date
20130220-20130222
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[Presentation] The effect of carbon content on density of liquid Fe-C at high pressure2013
Author(s)
Shimoyama, Y., Terasaki, H., Ohtani, E., Urakawa, S., Takubo, Y., Nishida, K., Suzuki, A., Katayama, Y.
Organizer
Workshop on Approach to the centre of the Earth
Place of Presentation
Sendai
Year and Date
20130220-20130222
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[Presentation] Density and thermophysical properties of liquid Fe-O2013
Author(s)
Takubo, Y., Terasaki, H., Shimoyama, Y., Urakawa, S., Nishida, K., Kondo, T., Katayama, Y.
Organizer
Workshop on Approach to the centre of the Earth
Place of Presentation
Sendai
Year and Date
20130220-20130222
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[Presentation] Sound velocities of liquid Fe-S and Fe-Si at high pressure2013
Author(s)
Nishida, K., Terasaki, H., Kono, Y., Takahashi, S., Shimoyama, Y., Ushioda, M., Sakurai, M., Kuwabara, S., Higo, Y., Funakoshi, K., Ohtani, E.
Organizer
Workshop on Approach to the centre of the Earth
Place of Presentation
Sendai
Year and Date
20130220-20130222
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[Presentation] Sound velocity of liquid iron alloys under Earth's core pressures by laser-shock compression2013
Author(s)
Sakaiya, T., Yokoyama, N., Hosogi, R., Kondo, T., Terasaki, H., Kadono, T., Hironaka, Y, Shigemori, K.
Organizer
Workshop on Approach to the centre of the Earth
Place of Presentation
Sendai
Year and Date
20130220-20130222
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[Presentation] Iron alloy-water reaction and light elements in the Earth's core2013
Author(s)
Kondo, T., Yamashita, T., Yoshida, Y., Ishida, Y., Terasaki, H., Kikegawa, T.
Organizer
Workshop on Approach to the centre of the Earth
Place of Presentation
Sendai
Year and Date
20130220-20130222
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[Presentation] How much sulfur in the core2013
Author(s)
Kamada, S., Ohtani, E., Terasaki, H., Fukui, H., Baron, A.Q.R., Hirao, N., Ohishi, Y.
Organizer
Workshop on Approach to the centre of the Earth
Place of Presentation
Sendai
Year and Date
20130220-20130222
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[Presentation] Sound velocity of FeSi alloy at high pressure conditions by the laser-shock compression2013
Author(s)
Hosogi, R., Sakaiya, T., Yokoyama, N., Kondo, T, Terasaki, H., Hironaka, Y., Shigemori, K.
Organizer
Workshop on Approach to the centre of the Earth
Place of Presentation
Sendai
Year and Date
20130220-20130222
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[Presentation] Sound velocity of liquid Fe-Ni-C alloy at high pressure and temperature2013
Author(s)
Kuwabara, S., Nishida, K., Terasaki, H., Funakoshi, K., Higo, Y., Ushioda, M., Sakurai, M., Kondo, T.
Organizer
Workshop on Approach to the centre of the Earth
Place of Presentation
Sendai
Year and Date
20130220-20130222
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[Presentation] Development for sound velocity and density measurements of liquid metal at high pressures2012
Author(s)
Terasaki, H., K. Nishida, S. Urakawa, K. Uesugi, Y. Takubo, S. Kuwabara, A. Nakatsuka, M. Hoshino, Y. Kono, Y. Higo, T. Kondo
Organizer
American Geophysical Union Fall meeting 2012
Place of Presentation
San Francisco
Year and Date
20121203-20121207
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[Presentation] The Effect of oxygen on density of liquid iron at high pressure2012
Author(s)
Takubo Y., Terasaki H., Shimoyama Y., Urakawa S., Suzuki A., Nishida K., Kamuro R., Kishimoto S., Kondo T., Ohtani E., Katayama Y.
Organizer
American Geophysical Union Fall meeting 2012
Place of Presentation
San Francisco
Year and Date
20121203-20121207
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[Presentation] Effect of sulfur on the sound velocity in liquid iron at high pressure2012
Author(s)
Nishida K., Kono Y., Terasaki H., Takahashi S., Ishii M., Shimoyama Y., Higo Y., Funakoshi K., Irifune T., Ohtani E.
Organizer
Joint 2012 COMPRES Annual Meeting and High-Pressure Mineral Physics Seminar-8
Place of Presentation
Lake Tahoe, USA
Year and Date
20120709-20120713
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[Presentation] Density measurement of liquid Fe-C at High pressure and high temperature2012
Author(s)
Shimoyama Y., Ohtani E., Terasaki H., Urakawa S., Nishida K., Takubo Y., Nakatsuka A., Kamuro R., Yokota I., Kishimoto S., Katayama Y.
Organizer
Japan Geoscience Union Meeting 2012
Place of Presentation
千葉
Year and Date
20120520-20120525
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[Presentation] Experimental constraints on the size of Martian liquid core2012
Author(s)
Nakatsuka, A., Urakawa, S., Terasaki, H., Nishida, K., Uesugi, K., Funakoshi, K.
Organizer
Japan Geoscience Union Meeting 2012
Place of Presentation
千葉
Year and Date
20120520-20120525
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