下部マントル中の化学組成変化に起因する層構造の解明

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本研究課題では、下部マントルの化学的層構造を解明するため、X線その場観察の手法をとり入れた、高温高圧実験を行った。この研究目的を達成するためには、実験手法において、いくつかの技術的な困難さを解決しなければならない。そこで初年度は、高圧実験の技術開発に重点をおいて研究を行った。まず、分析透過電子顕微鏡によって化学組成の測定をするためには、実験出発物質が非常に小さなスケールで均質でなければならない。そのために、ゾルゲル法によって物質合成を行い、ナノメートルスケールで均質な出発物質を合成することが可能になった。放射光とレーザー加熱を組み合わせることにより、高温高圧条件でのその場観察を実現するため、新しい高圧発生装置の開発をした。実験アナログ物質を用いて測定した結果、50ギガパスカル、2300ケルビンの条件までは、十分満足が得られる精密な測定が可能になった。地球を構成している主要成分であるシリカ(SiO2)のアナログ物質である酸化ゲルマニウム(GeO2)を用いた実験では、ルチル構造から塩化カルシウム構造への相転移を観察することに成功し、高温高圧条件での相転移境界の精密決定を行った。この実験結果については、データ解析も終了し、欧文際誌に論文の投稿を準備している。次年度は、最終目標である下部マントル物質(パイロライト組成、玄武岩組成)を用いた実験を行い、下部マントル中の化学的層構造の解明を試み、学会発表、論文投稿を予定している。