核－マントル間の炭素同位体分別係数の決定：地球内部炭素循環の解明に向けて

确定地核和地幔之间的碳同位素分馏系数：阐明地球内部碳循环

• 批准号: 20H01994
• 负责人: 桑原 秀治
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Ehime University (2021-2023)Okayama University (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01994/
• 关键词: 炭素; 同位体比; 核; マントル; 分配; 同位体分別; 元素分配

本年度は単結晶MgOカプセルを用いて圧力2GPa、温度1600~1650℃の条件における金属鉄－ケイ酸塩液相間の炭素同位体分別実験とその回収試料分析を行った(エネルギー分散型X線分光器による主成分分析、ラマン分光測定によるケイ酸塩中の炭素分子種の同定、二次イオン質量分析による炭素同位体比測定)。カプセルの厚みを調整した結果、前年度の実験に見られた試料中の金属鉄と外側に配置した白金カプセルとの反応を抑え、溶融条件下において60分間の長時間保持実験に成功した。ラマン分光測定ではケイ酸塩中の炭素濃度が低く、分子種の同定ができない試料もあったが、CH結合や元素状Cに由来するピーク(1300cm-1と2900cm-1付近)を確認した。この結果は先行研究とも調和的である。また、二次イオン質量分析によって金属鉄－ケイ酸塩液相間の炭素同位体分別係数(Δ13Cmetal-silicate)について、金属鉄側が若干軽い炭素に富む-10~-20‰という値が得られた。本年度得られたΔ13Cmetal-silicate値は先行研究における液体鉄－グラファイトもしくはダイヤモンドの値(-2～-4‰)と比較的近い値となった。

This year, under the conditions of temperature of 2GPa and temperature of 1600~1650℃, the carbon isotope in the metallic iron-acid phase of MgO crystal solution was analyzed separately (principal component analysis in dispersed X-ray spectrometer, identification of carbon molecular species in acid phase, secondary mass analysis, carbon isotope ratio measurement). The thickness of the sample was adjusted. The results of the previous year showed that the metal iron and platinum in the sample were arranged outside the sample. The reaction time was 60 minutes under the melting condition. Spectrophotometric determination of carbon concentration in the acid is low, molecular species are constant, and the origin of CH binding and elemental C is close to 1300cm-1. The result of this study is to study the harmony first. The carbon isotope separation coefficient (Δ13 C metal-silicate) of the iron-metal phase and the carbon-rich phase of the iron-metal phase are obtained by the secondary mass analysis. This year, the value of Δ13Cmetal-silicate obtained is the same as that obtained in the previous study.

项目成果

高温高圧下における含水シリカの電気伝導度 ～超イオン状態の実験的証拠～

高温高压下水合二氧化硅的电导率～超离子态的实验证据～

• 发表时间: 2022
• 作者: 稲田 真子;奥田 善之;岡 健太;桑原 秀治;Steeve Greaux;廣瀬 敬
• 通讯作者: 廣瀬 敬

Rupture of wet mantle wedge by self-promoting carbonation

• DOI: 10.1038/s43247-021-00224-5
• 发表时间: 2021-08
• 期刊: Communications Earth & Environment
• 影响因子: 7.9
• 作者: A. Okamoto;R. Oyanagi;Kazuki Yoshida;M. Uno;H. Shimizu;M. Satish-Kumar

Low Velocity Zones in the Martian Upper Mantle Highlighted by Sound Velocity Measurements

声速测量突显了火星上地幔的低速区

• DOI: 10.1029/2021gl093977
• 发表时间: 2021
• 期刊: Geophysical Research Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Xu F.;Siersch N. C.;Greaux S.;Rivoldini A.;Kuwahara H.;Kondo N.;Wehr N.;Menguy N.;Kono Y.;Higo Y.;Plesa A.‐C.;Badro J.;Antonangeli D.
• 通讯作者: Antonangeli D.

Hadean mantle oxidation inferred from melting of peridotite under lower-mantle conditions

• DOI: 10.1038/s41561-023-01169-4
• 发表时间: 2023-05
• 期刊: Nature Geoscience
• 影响因子: 18.3
• 作者: H. Kuwahara;R. Nakada;S. Kadoya;T. Yoshino;T. Irifune

Ab Initio Molecular-Dynamics Study of Structural and Bonding Properties of Liquid Fe-Light-Element-O Systems Under High Pressure

高压下液态 Fe-轻元素-O 体系结构和键合性能的从头算分子动力学研究

• DOI: 10.3389/feart.2022.873088
• 发表时间: 2022
• 期刊: Frontiers in Earth Science
• 影响因子: 2.9
• 作者: Ohmura Satoshi;Shimojo Fuyuki;Tsuchiya Taku
• 通讯作者: Tsuchiya Taku