圧力スケールの構築に基づいた高温高圧その場分光測定による沈み込み帯流体の構造解明

基于压力尺度构建的高温高压原位光谱测量阐明俯冲带流体结构

• 批准号: 22KJ0744
• 负责人: 高橋 菜緒子
• 金额: $ 2.58万
• 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-22KJ0744/
• 关键词: 沈み込み帯; 外熱式ダイヤモンドアンビルセル; ラマン分光; ジルコン; 圧力スケール

高温高圧水溶液の分子振動特性にアプローチできる外熱式ダイヤモンドアンビルセル (DAC) 装置を用いたその場分光測定実験を実施するために、高温下でさまざまな水溶液と反応性が低いジルコンの圧力スケールを構築した。本研究では、先行研究の1.2 GPaという高温下での測定条件を超え、最高773 K、9 GPaまで合成ジルコンのラマンスペクトルを測定した。高温下で試料の圧力を決定するために、熱水DAC実験でよく用いられる試料室を等容と仮定して水の状態方的式から推定する手法を用いずに、その場粉末X線回折測定を同時に行うことで金の状態方程式から計算した。得られたラマンスペクトルを解析し、ジルコンの複数のラマン活性モードの波数の温度・圧力依存性を求めた。それらの結果をジルコンに関する既存の熱膨張率、圧縮率と組み合わせることで、波数の温度依存性に対する純粋な体積と温度の寄与を評価することができた。さらに、ジルコンのSiO4四面体構造の逆対称伸縮振動に注目すると、473-673Kにおける波数の圧力依存性は室温での圧力依存性とよく一致することがわかり、高温高圧下で測定した波数は温度と圧力それぞれの影響を組み合わせた式でよく再現された。本研究の成果は、地殻・上部マントルに相当する温度圧力条件において DAC 内試料の圧力決定にジルコン圧力スケールを使用することの利点と信頼性を強調するものである。これらの成果の一部は既に国内で学会発表を行った他、現在国際誌への投稿を準備中である。

High temperature and high 圧 aqueous の molecular vibration characteristic に ア プ ロ ー チ で き る external heated ダ イ ヤ モ ン ド ア ン ビ ル セ ル (DAC) using the い を た そ の field spectral measurement be 験 を be applied す る た め に, high temperature で さ ま ざ ま な aqueous と anti 応 sex low が い ジ ル コ ン の pressure ス ケ ー ル を build し た. This study で は 1.2 GPa, leading research の と い う high temperature で の を super え determination conditions, up to 773 K, 9 GPa ま で synthetic ジ ル コ ン の ラ マ ン ス ペ ク ト ル を determination し た. High temperature で sample の pressure を decided す る た め に, hot water DAC be 験 で よ く with い ら れ る sample room を isochoric と 仮 set し て water の state party type か ら presumption す る gimmick を with い ず に, そ の field determination of powder X-ray inflexion を line at the same time に う こ と で gold の equation of state か ら calculation し た. Have ら れ た ラ マ ン ス ペ ク ト ル を analytical し, ジ ル コ ン の plural の ラ マ ン active モ ー ド の wavenumber の temperature, pressure dependency を o め た. そ れ ら の results を ジ ル コ ン に masato す る existing の shrinkage and thermal expansion rate, 圧 と group み close わ せ る こ と で, wave number の temperature dependency に す seaborne る pure 粋 な と temperature の send volume and を 価 す る こ と が で き た. さ ら に, ジ ル コ ン の SiO4 tetrahedron structure の inverse says stretching vibration seaborne に attention す る と, 473-673 k に お け る wavenumber の pressure dependency は room-temperature で の pressure dependency と よ く consistent す る こ と が わ か り, under high temperature and high 圧 で determination し た wavenumber と は temperature pressure そ れ ぞ れ の influence を group み close わ せ た type で よ く reappearance さ れ た. は の this study achievements, the earth's crust upper マ ン ト ル に quite す る temperature pressure condition に お い て in DAC sample の pressure decision に ジ ル コ ン pressure ス ケ ー ル を use す る こ と の tartness と stressing 頼 sex を す る も の で あ る. The <s:1> れら <s:1> achievement <e:1> is a <s:1> that has been published by the に domestic で society を. It is currently being submitted to the international journal へ を and is in the process of preparation である.

项目成果

Effect of sodium salt on rutile solubility in aqueous fluids: Insights into titanium transport in subduction zones

钠盐对水性流体中金红石溶解度的影响：深入了解俯冲带中的钛输运

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋 菜緒子;辻森 樹;鎌田 誠司;中村 美千彦
• 通讯作者: 中村 美千彦

ジルコンのラマンスペクトルの温度圧力依存性：水-アルカリケイ酸塩系実験の圧力計としての応用

锆石拉曼光谱的温度-压力依赖性：作为压力计在水-碱硅酸盐系统实验中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋菜緒子;小林大輝;鍵裕之
• 通讯作者: 鍵裕之

In-situ Raman spectroscopy of dissolved silica structures in alkaline solutions

碱性溶液中溶解二氧化硅结构的原位拉曼光谱

• 发表时间: 2022
• 作者: Naoko Takahashi;Tatsuki Tsujimori;Seiji Kamada;Michihiko Nakamura
• 通讯作者: Michihiko Nakamura