方射光X線による高圧下での含水珪酸塩マグマの構造の解明

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本年度も高エネルギー物理学研究所の大型放射光施設(PF-AR)の高輝度X線を利用して、高圧下での含水珪酸塩メルトの回折パターンを収集した。特に、昨年度から開発・改良した単結晶ダイヤモンドのスリーブとPtの蓋をカプセルとして使うことにより、含水メルトの封入を完璧に行い、効率的にX線回折パターンを収集した。このセルではX線の通過経路には圧媒体のボロンエポキシとヒーターであるグラファイト、それにダイヤモンドスリーブという比較的原子番号の小さい物質からなるものを配置しているため、非常に効率的に回折パターンの収集が可能である。このようなセルの改良により、世界で初めて含水メルトで、メルトの構造を求めるのに絶え得るX線回折パターンの収集に成功したといえる。実験は、MgO-SiO_2-H_2O系でMg/Si比を1.0,1,5,2.0と変化させたもので行った。圧力範囲は3-5 GPaである。結果は、特に干渉関数から得られる中距離構造を反映していると考えられるFSDP(first sharp diffraction peak)が系統的に組成、圧力で変化している様子が観察され、これはSiO_2ネットワークの分断の様子を反映していると考えられる。これ以外の情報についても現在解析中である。このように、メルトの構造解析に耐えうるかなり質のいいデータ収集に成功したが、その反面、かなりの確率で実験回収後ダイヤモンドにクラックが入っており、この点はまだセル等をさらに改善する必要がある。本研究の成果は2006年秋に開催されたアメリカ地球物理学会(AGU)で発表してきたとともに、現在論文執筆も進めている。上記の研究以外にもいくつかの研究に携わり、その投稿論文は研究発表欄に示している。