高温高圧下電気伝導度測定による下部マントル組成の解明

通过测量高温高压下的电导率来阐明下地幔成分

基本信息

批准号：
22KJ0741
负责人：
奥田善之
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0741/
关键词：
下部マントルブリッジマナイト電気伝導度化学組成

项目摘要

下部マントルは地球体積の半分以上を占める最大の層であり，その化学組成・鉱物組成は地球全体の化学組成を支配する．下部マントルにおけるこれらの鉱物の量比および組成はこれまで高温高圧実験により得られる鉱物の地震波速度と地球内部の地震波速度分布観測を比較することで推定されてきたが，そのような制約のみでは下部マントルの鉱物の量比および組成の決定には不十分である．地震波速度と独立した物理量である電気伝導度は下部マントル鉱物の種類および組成に敏感であるため，地球内部の電気伝導度構造と高温高圧実験により得られる鉱物の電気伝導度の比較を行うことで，地震波の情報だけでは決まらなかった下部マントルの鉱物の量比および組成を強く制約することができる．そのため本研究では下部マントルを構成する各鉱物の鉄やアルミニウム濃度(x)，および圧力(P)温度(T)を振った系統的な電気伝導度測定を行い，観測と比較することで地震波のみでは得られなかった下部マントルの鉱物量比・組成を精密に決定することを目的とする．本年度は研究計画書の通り以下の試料について高温高圧下電気伝導度測定を行った．１．下部マントル第一主要構成鉱物ブリッジマナイトの電気伝導度測定鉄のみを含む試料：0 mol%, 10 mol%, 鉄とアルミを含む試料：ともに10%，の3組成について，70万気圧,3000 Kまで２．下部マントル第二主要構成鉱物フェロペリクレースの電気伝導度測定鉄を20%含む試料について，47万気圧，3000 Kまで

下地幔是最大的层，占地球体积的一半以上，其化学和矿物质组成控制了整个地球的化学成分。通过比较通过高温和高压实验与地球内的地震波速度分布获得的矿物的地震波速度来估算这些矿物质中这些矿物质的量比和组成，但仅此这些约束就不足以确定矿物质中矿物质的数量和构图。电导率是独立于地震波速度的物理量，对下地幔矿物的类型和组成敏感，因此，通过比较地球内部的电导率结构与通过高温和高压力实验获得的矿物质的矿物质，可以通过较低的台词和较低的状态来限制较低的境界，从而确定较低的比率。因此，这项研究旨在准确确定下地幔的矿物质含量比和组成，仅通过使用铁和铝浓度（X）和构成下层和观察值进行比较的每个矿物的铁和压力（p）温度（X）和压力（p）温度（X）和压力（p）温度（X）和压力（p）温度（t）来进行系统电导率测量，并与观察值进行比较。今年，根据研究计划，在高温和高压下测量以下样品。 1. Electrical conductivity measurements of the first major mineral bridgemanite at the lower mantle: Samples containing only iron: 0 mol%, 10 mol%, and Samples containing iron and aluminum: 10%, both of which are 10%, up to 700,000 atm pressure, 3000 K. Electric conductivity measurements of the second major constituent mineral of the lower mantle: For samples containing 20% iron, the concentration of iron was 470,000 ATM，最多3,000K。