Development of levitation experiments for studying magmas under high temperature conditions

研究高温条件下岩浆的悬浮实验的进展

• 批准号: 22K18736
• 负责人: 河野 義生
• 金额: $ 3.91万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18736/
• 关键词: マグマ; 浮遊炉; 高温; ガラス

本研究では、これまで主に材料科学研究で利用されてきたレーザー加熱浮遊炉実験技術を地球科学のケイ酸塩マグマ実験に応用することにより、これまで実験が困難であった、かんらん岩組成のようなSiO2量が少なく、Feに富む、高融点・高反応組成マグマの実験研究を開拓することを目的として研究を行っている。2022年度においては、(1)国際宇宙ステーションの「きぼう」日本実験棟搭載の静電浮遊炉を用いたかんらん岩組成マグマの密度・粘性率測定と、(2)愛媛大学のレーザー加熱浮遊炉を用いたメルト実験の開発を行った。(1)については、2022年8月に国際宇宙ステーションでの実験を実施し、高温下において４種類のかんらん岩組成メルトの密度・粘性率の測定に成功した。この宇宙実験後の試料は2023年１月に帰還しており、帰還試料の観察・分析を現在進めている。(2)については、主に輝石組成試料についての研究を行った。一つ目の研究として、初期地球のマグマオーシャンのようなFeに富む組成のケイ酸塩マグマの構造を研究するための試料合成実験をレーザー加熱浮遊炉を用いて行った。(Mg,Fe)SiO3組成において、Fe量を変化させたガラス試料の合成を行った結果、Fe量約40%以上の組成において急にガラス化が困難になることが判明した。試行錯誤の結果、直径1mm以下に試料を小さくし、急冷速度を上げることにより、Fe量40%を越えるFeに富む組成についてもガラス化が可能であることが分かった。さらに、2つ目の研究として、レーザー加熱浮遊炉で作成した輝石組成ガラスを用い、高圧高温下での焼結実験を行うことにより、均質かつ細粒の輝石多結晶体を合成することに成功した。このような細粒均質の鉱物焼結体は、弾性波速度測定などの物性測定に非常に有用であり、鉱物物性研究などの地球科学研究の発展にも大きく貢献すると考えられる。

This research is mainly focused on material science research and utilizes the heating floating furnace験TechnologyをEarth Science Difficult rock composition, low SiO2 content, low Fe content, and high melting Points and high reflexes are composed of high-reflection components. In 2022, the electrostatic floating furnace used in the international space ステーションの「きぼう」 is installed in the Japanese building. Determination of the density and viscosity of the rock composition of the material, (2) Ehime University's heating floating furnace is used for the test. (1) については、In August 2022, に国际Cosmos ステーションでの実験を実时し, The density and viscosity ratio of the four types of にかんらんrock composed of において４under high temperature were measured successfully.このCosmo実験后のSampleはJanuary 2023に帰 returnedしており、帰 returned sample Observation・AnalysisをNow enter めている. (2) Study on the sample composition of については and main にpyroxene by を行った.一つ目の Research として、Early Earth のマグマオーシャンのようなFeに富む composed のケイAcid婩マグマのstructure を research するための sample synthesis 実験をレーザーheating floating furnace を use いて行った. The composition of (Mg, Fe)SiO3 is the same, and the amount of Fe is the same as the sample synthesis. As a result, it was found that the composition of Fe content of approximately 40% or more was difficult to resolve. The result of trial and error, the sample diameter of 1 mm or less is small, the quenching speed is high, F The amount of e is 40% and the composition is についてもガラス化がpossible であることが分かった.さらに, 2つ目の Research として, レーザーheating floating furnace is made, したpyroxene composition ガラスを is used, high pressure high The result is a homogeneous, fine-grained polycrystal of pyroxene that has been successfully synthesized at a warm temperature. It is very useful for the measurement of fine-grained and homogeneous materials and the measurement of elastic wave velocity and the measurement of physical properties.であり, 鉱Object physical properties research などの Earth science research の発 exhibition にも大きくcontribution すると考えられる.