地球下部マントル中の炭酸塩鉱物の解明

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地球表層環境における炭素の重要性はよく知られているが、地質学的時間スケールの観点での、地球深部と地球表層との間での炭素循環はよく理解されていない問題である。表層の炭素が、マントル深部ではどのような形態で存在しているかということは、いまだに未知の問題であるため、高温高圧実験によって下部マントルの条件を実現し、炭酸塩鉱物の高圧相を合成した。本年度は、昨年度の研究により明らかになったカルシウム炭酸塩鉱物の新高圧相が、どのような温度圧力条件で安定に存在できるかどうかを解明することを目的とした。ダイヤモンドアンビルセル高温高圧発生装置で、30-150ギガパスカルの圧力領域で実験を行った。この圧力範囲は下部マントルをほぼカバーしている。その際の加熱方法としては、レーザー加熱法を用い、長時間の加熱実験を行った。1500-3000ケルビンの温度を実現して、試料の結晶構造はX線回折データによって明らかにした。その結果、100ギガパスカル以上の圧力条件で、新鉱物を発見した。この鉱物の結晶構造等の詳細な解析は、現在進行中である。また、これらの炭酸塩鉱物のアナログ物質となりうる、バリウム炭酸塩鉱物についても研究を行い。これまで報告のなかった未知の結晶構造が見出された。今回発見された、新構造は、多くの炭酸塩鉱物において共通に見出される可能性があり、今後の研究への応用が期待される。これらの研究成果は、欧文雑誌において発表をするために、現在、データの再解析を行っている。