高圧下の鉄合金の特性とコアの軽元素組成の制約

高压下铁合金的特性及对核心轻元素成分的约束

• 批准号: 21H04506
• 负责人: 廣瀬 敬
• 金额: $ 26.87万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04506/
• 关键词: コア; FeH合金; 融解実験; 共融点組成; 地球コア; 超高圧; 鉄合金; 水素

結果的に１ヶ月半という期間となった本課題について、以下の７つの研究を進めた。１）SPring-8のビームラインBL43LXUにおけるX線非弾性散乱法を使った液体FeOの縦波速度測定に関し、過去の測定データの解析と６月のビームタイムに向けた実験準備を行った。また２）同じくSPring-8のビームラインBL10XUにおけるX線回折測定によって、超高圧高温まで 固体Feの格子体積を求め、状態方程式を決定するためのデータを解析した。さらに３）固体FeHの高圧高温下における体積データから高温の状態方程式を作成するとともに、４）Fe-FeH系の高圧高温実験を行って、状態図の作成を試みた。クライオ二次イオン質量分析法を使って、回収試料の三次元水素濃度マッピングを行い、水素の定量分析法の開発を進めた。５）Fe-Si系の実験も200万気圧までやり直し、共融点の化学組成の圧力変化を正確に見積もった。６）コア形成時の金属-シリケイト分配についても二次イオン質量分析法を使った定量を行い、水素（水）が系に含まれることにより、硫黄と炭素の分配係数が大きく変化する（メタルに分配されにくくなる）ことを見つけた。最後に、７）沈み込んでいく海洋プレート（スラブ）は水をコアーマントル境界まで輸送し、その高温環境下で脱水した水はコアの金属鉄と化学反応を起こして、鉄水酸化物などを作ると従来考えられていた。ところが今回二次イオン質量分析法を使って行った、含水SiO2相の含水量を定量する実験によって、スラブが運んだ水は脱水せず、コアーマントル境界域に水を供給しないことが明らかになった。

The results of this study are as follows: 1. 1) SPring-8 and BL43 LXU X-ray non-dispersive method to determine the wave velocity of liquid FeO, analysis of past measurements and preparation for June's development. 2) The equation of state is determined by X-ray reflection measurement of SPring-8 and BL10 XU, and the lattice volume of solid Fe is determined by ultra-high pressure and high temperature. 3) Solid FeH under high pressure and high temperature volume change, 4) Fe-FeH system under high pressure and high temperature change, state change The development of secondary water quality analysis method and quantitative water quality analysis method 5) Fe-Si system temperature of 200 million pressure, melting point of the chemical composition of the pressure change is correct. 6) When the metal is formed, the distribution coefficient of sulfur and carbon is greatly changed. Finally, 7) the sinking of water into the sea, the transportation of water into the sea, the dehydration of water into the sea, the chemical reaction of iron into the sea, the acidification of molten iron, etc. The secondary analysis method is used to determine the moisture content of the aqueous SiO2 phase.

项目成果

Post-Perovskite Phase Transition in the Pyrolitic Lowermost Mantle: Implications for Ubiquitous Occurrence of Post-Perovskite Above CMB

• DOI: 10.1029/2021gl096219
• 发表时间: 2022-01-16
• 期刊: GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Kuwayama, Yasuhiro;Hirose, Kei;Ohishi, Yasuo
• 通讯作者: Ohishi, Yasuo