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炭素を鍵とした核・マントル分化過程の解明

以碳为关键阐明地核/地幔分异过程

基本信息

批准号：
06J05808
负责人：
中島陽一
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

地震学的観測及び高圧実験から、地球中心核の密度はその主成分である純鉄に比べ10%程度低い。すなわち、この10%の密度欠損を説明し得る量の軽元素が核に含まれている。現在までに様々な元素(H,S,O,Si,C)が核軽元素として提案されてきた。これまで多くの研究者はH、Cが核に存在することに否定的な立場を取ってきた。しかし、惑星形成理論に基づいて考えると地球中心核に含まれる軽元素の候補として炭素・水素に関する研究が重要である。そこで本研究では、水素及び炭素に着目し、鉄水素化物及び鉄炭化物の高圧相平衡関係を実験的に明らかにすることを目的とした。これまでに行った、Fe-C系の融解実験の結果(Nakajima et al.,in press PEPI)、10GPa以上の高圧下ではFe_3C相はFe_7C_3と溶融鉄に不一致融解する。さらに、マルチアンビル装置及びダイアモンドアンビルセルにより行われた70GPaまでの圧縮実験結果より、Fe_3C、Fe_7C_3の熱弾性パラメータを決定した。これらのパラメータを用い熱力学的に検討したところ、内核圧力下においてFe_3Cに比べFe_7C_3の安定性が増加しFeと共融系を成す可能性が示された。従って炭素を含む外核(鉄合金メルト)から結晶化する内核にはFe_7C_3が主成分として含まれる可能性がある。仮に内核が純粋なFe_7C_3でできているとすると、予想される密度と地震学的観測から得られる密度は温度3600Kの時に一致する。この温度は内核・外核境界に関する従来の見積もりと比較し大幅に低温である。しかしながら、これまでの我々の結果(Nakajima et al.,2007 AGU Fall meeting abst.;Sakamaki et al.,in press PEPI)から、炭素と水素が多く核中に存在した場合にその温度(鉄合金メルト)はこれまでの予想よりも1000K以上低温であると予想され、これと調和的である。

In seismology, the density of the core of the earth is lower than that of 10%. The density is lower than 10%, the density is low, and the density is low. Now, the core element is the core element, and the proposal is to make a proposal for it. There are many negative positions in the core of the researchers, such as H and C. On the basis of the theory of star formation, the core of the earth contains elements of carbon and water. The purpose of this study is to determine the high phase equilibrium of hydrates and carbons in this study. The results of Fe-C melting test (Nakajima et al.,in press PEPI), the melting temperature of Fe _ 3C phase and Fe _ 7C_3 phase at high temperature above 10GPa and inconsistent melting temperature were measured. The device, the device, and the device, the The stability of Fe _ 3C is better than that of Fe _ 7C_3 and the possibility of formation of the blending system is indicated by the combination of Fe _ 3C and Fe _ 3C. The carbon contains the outer core (alloy alloy), the crystallization of the core, the main component of the Fe_7C_3, and the possibility of crystallization. In the core, the temperature of Fe_7C_3 is very high, and the temperature of density seismology is the same as that of density seismology. The temperature is much higher than the temperature in the outer core. The results of Nakajima et al.,2007 AGU Fall meeting abst.;Sakamaki et al.,in press PEPI and C