High Pressure and Temperature Melting Behavior of Bridgmanite in the Earth's Lower Mantle

ダイヤモンドセル装置を用いた超高圧実験を行い、スプリングエイトにおける放射光エックス線回折測定を基にFeOの融解曲線を決定することに成功した。FeOは、マントルとコアの両方の重要な成分である。 関連する高圧および高温条件での FeO の融解挙動と物理的特性を理解することは、地球内部の化学と物理を調査するために重要である。 FeO の融解に関する過去の研究のほとんどは、地球のコアおよびマントル最深部の圧力よりもはるかに低い 90 万気圧以下で行われてきたに過ぎない。 この研究では、シンクロトロンX線回折技術と組み合わせたダイヤモンドアンビルセルを使用して、最大186 万気圧のレーザー加熱溶融実験を実施した。 100 万気圧 を超える FeO の融解温度は、これまでの結果を外挿した温度よりもはるかに低く、200 万気圧 で最大 900 K の差があることがわかった。 また高圧高温下で得られた体積データは、B1 構造の FeO中で高スピンから低スピンへのクロスオーバーが発生し、最大 2% の体積減少を引き起こす可能性があることを示唆している。 構築された高圧の MgO-FeO 状態図は、Feに富む (Mg,Fe)O の固相線が FeO の融解温度に近いことを示す。 FeO の低い融解温度は、(Mg,Fe)O がマントルの底部近くに存在する場合、固体ではなく部分融解物質になっている可能性が高いことを示す。

ダイヤモンドセル装置を用いた超高圧実験を行い、スプリングエイトにおける放射光エックス線回折測定を基にFeOの融解曲線を決定することに成功した。FeOは、マントルとコアの両方の重要な成分である。 関連する高圧および高温条件での FeO の融解挙動と物理的特性を理解することは、地球内部の化学と物理を調査するために重要である。 FeO の融解に関する過去の研究のほとんどは、地球のコアおよびマントル最深部の圧力よりもはるかに低い 90 万気圧以下で行われてきたに過ぎない。 この研究では、シンクロトロンX線回折技術と組み合わせたダイヤモンドアンビルセルを使用して、最大186 万気圧のレーザー加熱溶融実験を実施した。 100 万気圧 を超える FeO の融解温度は、これまでの結果を外挿した温度よりもはるかに低く、200 万気圧 で最大 900 K の差があることがわかった。 また高圧高温下で得られた体積データは、B1 構造の FeO中で高スピンから低スピンへのクロスオーバーが発生し、最大 2% の体積減少を引き起こす可能性があることを示唆している。 構築された高圧の MgO-FeO 状態図は、Feに富む (Mg,Fe)O の固相線が FeO の融解温度に近いことを示す。 FeO の低い融解温度は、(Mg,Fe)O がマントルの底部近くに存在する場合、固体ではなく部分融解物質になっている可能性が高いことを示す。