超高圧下でのFeH-FeO系の融点と表面張力の決定

超高压下FeH-FeO体系熔点和表面张力的测定

• 批准号: 04216203
• 负责人: 高橋 栄一
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04216203/
• 关键词: 超高圧; マルチアンビル; 地球中心核; 隕石; 金属鉄; 水素; 惑星形成; 表面張力

中央大学の深井らによれば、Feは5GPa以上の圧力では水素とほぼ等モル比の化合物FeHxを作り、Fe-FeH系の共融温度は純鉄に較べ数100℃低下することが知られている。我々は東工大のマルチアンビル装置を用いてFeとカンラン石の混合物を高圧下で加熱し、更に水素と反応させてFeH-カンラン石システムの溶融組織を電顕観察した。その結果(1)FeHの融点が5〜10GPaの圧力範囲で約800℃程度であること、(2)水素源に加えてH_2Oの存在下では、Fe-FeH-FeOの共融現象が起こり、7GPa以上の圧力では共融液に10%以上のFeOが溶存すること、などを明らかにした。今回の実験圧力範囲内では溶融FeHとカンラン石の二相分離は進行せず、金属メルトとシリケイト間の表面エネルギー差は水素の存在下でもあまり低下しないと考えられる。しかしながら天然の炭素質コンドライトを用いた融解実験では(3)15GPa以上の圧力になるとFe-FeO-FeSの共融液の組成がFeOに富む側にシフトし、且つ融液の表面張力が低下してカンラン石の隙間を埋めるネットワーク構造を形成することが判った。17GPaの圧力下で隕石を構成するシリケイト相(主としてピネルとメージャライト)の共融温度より約100℃低い1700℃に於いて10分〜60分の実験を行いそれぞれの組織を観察した。この実験では60分以内に大半のFe-FeO-FeS共融液がパーコレーションによりシリケイトから分離した。(1)、(2)、(3)の観察を基に惑星形成時のコア形成過程に関するモデルを作り1992年8月のIGC京都国際会議で発表した。

The melting temperature of Fe-FeH system is lower than that of pure iron by 100℃. The melting structure of FeH-doped silica was observed by heating FeH-doped silica mixture under high pressure and reacting FeH-doped silica mixture. The results show that (1)FeH melting point is 5 ~ 10GPa and pressure range is about 800℃;(2) Fe-FeH-FeO eutectic phenomenon occurs in the presence of H_2O in the presence of water source; more than 10% FeO is dissolved in eutectic solution at pressure above 7GPa. In the present case, the melting FeH and the separation of the two phases of the crystal are carried out in the pressure range, and the surface difference between the metal and the crystal is carried out in the presence of water. The melting process of the natural carbon is carried out under a pressure of more than 15GPa, and the composition of the Fe-FeO-FeS eutectic solution is FeO-rich, and the surface tension of the molten solution is low. Under pressure of 17GPa, the composition of meteorite and its eutectic temperature range from about 100℃ to 1700℃ are observed. Most of the Fe-FeO-FeS eutectic solution was separated within 60 minutes. (1)(2) and (3) were presented at the IGC Kyoto International Conference in August 1992.

项目成果

高橋 栄一: "地球創成期のマグマの海を再現する" 科学. 63. 32-44 (1993)

Eiichi Takahashi：“重建地球创造过程中的岩浆海洋”《科学》63. 32-44 (1993)。

E.TAKAHASHI: "Melting Study of a peridotite KLB-1 to 6.5GPa" Phil.Trans.Royal Soc.London.Ser.A. (1993)

E.TAKAHASHI：“橄榄岩 KLB-1 至 6.5GPa 的熔化研究”Phil.Trans.Royal Soc.London.Ser.A。