放射光を用いた水とマグマの臨界現象の直接観察及び含水マグマの粘性測定

利用同步辐射直接观察水和岩浆之间的临界现象并测量含水岩浆的粘度

基本信息

批准号：
16740250
负责人：
三部賢治
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

西播磨の大型放射光施設Spring-8において、川井型2段式マルチアンビル高圧発生装置と放射光を用いたラジオグラフィ法により高温高圧下で共存する含水マグマとフルイドを直接観察し、それらの相の安定領域を決定する新しいサンプルカプセルを開発した。本研究は含水系における実験であるため、サンプルカプセルは水との反応性が低く、水を封入し、しかもX線の透過性が良いものである必要がある。それを満たすものとして、本研究では単結晶ダイヤモンドと貴金属チューブを組み合わせた新型カプセルを開発した。貴金属性のチューブ内に置かれたサンプルは、前後に置かれた「観察窓」の機能を兼ねている2つの単結晶ダイヤモンドの蓋を通し、X線ラジオグラフィにより直接観察される。比較的低圧力で含水マグマとフルイドの2相が共存する条件下では、どちらかの相がもう片方の相の中に球形に存在するのが観察される。一方、高圧になると含水マグマとフルイドの共存領域は狭くなり、ある圧力(第2臨界点)以上では両相完全に混和するため、X線透過像において球形の相は観察されない。この様にして、本研究ではペリドタイト-H_2O系及び、玄武岩-H_2O系等における第2臨界点を決定した。また、同様の新型サンプルカプセルを用いて、含水マグマの粘性測定も行った。サンプルカプセル上部にあらかじめ試料と共にセットしておいた貴金属球の含水マグマ中での落下速度をX線ラジオグラフィにより直接観察し、ストークスの法則からマグマの粘性を見積もるといった手法である。現在までに実験は全て終了し、得られたデータを解析中である。本研究の第2臨界点に関する成果はGeochimica et Cosmochimica Acta誌に掲載され、その掲載号の表紙を飾った。また、アメリカ地球物理学会Fall meetingにおいては、招待講演として口頭発表を行った。

在Nishiharima的一个大型同步辐射设施的春季-8时，我们开发了一个新的样品胶囊，该胶囊直接使用Kawai-Type两阶段的多ANVIL高压生成器和使用同步辐射的高温和射线照相仪，并确定这些稳定的这些Persone pense spers of pensepe sperse spers of sypliation sypliation of kawai-type在高温和高压下共存的含水岩浆和流体。由于这项研究是含水系统中的实验，因此样品胶囊必须与水的反应性较低，用水封装，并且具有良好的X射线渗透性。为了实现这一目标，这项研究开发了一个新的胶囊，该胶囊结合了单晶钻石和贵金属管。 X射线射线照相直接通过两个单晶钻石盖直接观察到放置在珍贵金属管中的样品，该样品也用作放置在前后的“查看窗口”。在相对较低的压力下共存的两个含水岩浆和流体的条件下，观察到一个相在另一阶段以球形形状存在。另一方面，在高压下，含水岩浆和流体的共存区域变窄，并且两个阶段在一定压力下完全混合（第二个临界点），因此在X射线传输图像中未观察到球形相。通过这种方式，在这项研究中，确定了橄榄岩-H_2O系统和玄武岩-H_2O系统中的第二个临界点。还使用相同的样品胶囊测量了水合岩浆的粘度。该技术涉及直接观察一个珍贵金属球的降速，该贵金属球已通过X射线射线照相术在含水岩浆的样品胶囊顶部设置在样品胶囊的顶部，并估算了Stokes定律中岩浆的粘度。迄今为止，所有实验都已完成，目前正在分析获得的数据。有关第二个临界点的这项研究的结果发表在《 Geochimica et Cosmochimica acta》杂志上，并在已发表的问题的封面上发表。此外，在美国地球物理学会秋季会议上，作为邀请的讲座进行了口头介绍。