放射光X線を用いた高温高圧その場観察実験の開発と地球深部物質の相転板の研究

同步辐射X射线高温高压原位观测实验开展及地球深部物质相变板研究

• 批准号: 15684010
• 负责人: 廣瀬 敬
• 金额: $ 21.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15684010/
• 关键词: 超高圧; シリカ; パイライト型構造; 相転移; レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセル; 高圧高温; 放射光; X線回折法; ペロブスカイト; ポストペロブスカイト; パイロライト; 中央海嶺玄武岩

本研究の大きな目的のひとつは高温実験の圧力範囲をさらに高圧へ拡大するための技術開発である。従来から、ダイヤモンドアンビル装置を用いて、室温では300万気圧を超える実験が行われてきた。しかしながら、室温における実験と、レーザーで加熱する高温実験では、実験の難易度がまったく異なる。本研究では、高圧容器の工作精度やアンビルの研摩技術の向上、アンビルの形状の最適化などに取り組んできた。今年度は、ついに300万気圧・2000度以上の高温超高圧実験に成功した。また、この世界最先端の技術を活かし、SiO_2(シリカ)立方晶構造相の合成に世界ではじめて成功した。シリカは地球の地殻やマントル中に含まれるもっとも主要な酸化物であり、また工業的にも広い用途がある。それゆえ、その構造相転移は大きな関心を集めている。シリカの多形は実験的に古くから数多く知られている。また超高圧下では立方晶の構造をとることが、理論計算により1980年代から予測されていた。しかしながら予測されていた立方晶構造相への相転移圧力は約200万気圧であり、そのような超高圧下の実験はこれまでまったく行われていなかった。今回われわれは265万気圧・1800ケルビン以上において、パイライト型と呼ばれる立方晶構造相を合成した。これは、以前から知られていたどのシリカ鉱物よりも密度が大きい。この新鉱物の安定領域はすでに地球のマントルの圧力範囲(135万気圧以下)を超えており、その下は金属核であることから、地球内部には存在し得ない。しかし、シリカは太陽系全体、さらにはおそらく多くの系外惑星の主要成分であり、今回発見された立方晶構造相は天王星や海王星の中心核を形成している可能性がある。

The purpose of this study is to develop high-temperature high-pressure technology using high-pressure technology.従来から, ダイヤモンドアンビル device をいて, room temperature では 3 millionで尧を超える実験が行われてきた.しかしながら, room temperature における実験と, レーザーでheating するhigh temperature 実験では, 実験のdifficulty がまったくdifferent なる. This research focuses on the improvement of working precision of high-pressure containers and the optimization of the shape of high-pressure containers. This year, 3 million high-pressure and high-temperature ultra-high pressure systems above 2,000 degrees have been successfully implemented. The world's most cutting-edge technology and the synthesis of SiO_2 (シリカ) cubic crystal structure phase have been successfully developed.シリカはEarth's crust やマントル中にれるもっともMain acid compound であり, またindustrial にも広いpurpose がある.それゆえ、そのstructure phase change は大きなCare を集めている.シリカの多morphosisは実験的に古くから多く知られている. The structure of the cubic crystal under ultra-high pressure was determined, and the theoretical calculation was based on the prediction in the 1980s. It is estimated that the cubic crystal structure phase and the phase shift pressure of the cubic crystal structure are approximately 2 million しはであり、そのようなSuper high pressure の実験はこれまでまったく行われていなかった. This time, the われわれは 2.65 million ケケルビン and above において, パイライト type と氰れる cubic crystal structure phase を synthesized した.これは、I used to know the られていたどのシリカ鉱物よりもdensityが大きい. The stable area of new things and the earth's pressure range (below 1.35 million pressure) )を超えており, その下はmetal core であることから, and the inner part of the earth exists し得ない.しかし、シリカはThe whole solar system、さらにはおそらく多くのThe main component of the extrasolar planet であり、 This time, we will discuss the possibility of forming the central core of Uranus and Neptune in the cubic crystal structure phase.

项目成果

The elasticity of MgSiO3 post-perovskite phase at the Earth's lowermost mantle

地球最下地幔MgSiO3后钙钛矿相的弹性

• 发表时间: 2004
• 期刊: Nature 430
• 作者: Iitaka;T.;Hirose;K.;Kawamura;K.;Murakami;M.
• 通讯作者: M.

MgSiO_3のポストペロブスカイト相の発見

MgSiO_3中后钙钛矿相的发现

• 发表时间: 2005
• 期刊: 固体物理 40・2
• 作者: 廣瀬敬;河村雄行
• 通讯作者: 河村雄行

Clapeyron slope of the post-perovskite phase transition boundary in CaIrO_3

CaIrO_3 中钙钛矿后相变边界的克拉佩龙斜率

• 发表时间: 2005
• 期刊: Geophysical Research Letters 32,L13313,
• 作者: Hirose;K.;Y.Fujita
• 通讯作者: Y.Fujita

High-pressure behavior of MnGeO_3 and CdGeO_3 and the post-perovskite phase transition

MnGeO_3和CdGeO_3的高压行为及后钙钛矿相变

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physics and Chemistry of Minerals
• 影响因子: 1.4
• 作者: Tateno;S.;Hirose;K.;Sata;N.;Ohishi;Y.
• 通讯作者: Y.

Stability and equation of state of MgGeO3 post-perovskite phase

• DOI: 10.2138/am.2005.1702
• 发表时间: 2005-01-01
• 期刊: AMERICAN MINERALOGIST
• 影响因子: 3.1
• 作者: Hirose, K;Kawamura, K;Sata, N
• 通讯作者: Sata, N