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地球中心核の熱力学的性質の解明

阐明地核的热力学性质

基本信息

批准号：
23684044
负责人：
駒林鉄也
金额：
$ 17.31万
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：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、実験をおこないつつ、地球中心核の熱力学データベースの構築をおこなった。実験は、内部抵抗加熱式DACをSPring-8（兵庫）の放射光X線と組み合わせて、鉄合金、および純鉄について高温高圧その場観察実験を行った。熱力学計算では、地球中心核物質の候補として重要な鉄―酸素系の計算を行い、共融点組成を内核―外核組成まで求めた。既存の実験データおよび本研究で得られた実験データをもとに鉄および酸化鉄の両端成分について熱力学データベースを構築した。問題は中間組成をもつ溶液の混合特性である。低圧ではこの系の溶液は2相分離を示すほど強い非理想性を持つことが知られている。しかし、本研究で理想溶液を仮定して求めた共融点温度は、外核の圧力範囲では、既報のレーザー加熱式DACによる高圧実験の結果と矛盾しないことがわかった。したがって鉄―酸素系における溶液特性は理想的であると仮定することができる。完成した熱力学データベースから共融点組成を内核―外核境界まで求めた結果、100万気圧以上ではおよそ9.5 wt%で一定であった。また、自由エネルギーから液体合金のP波速度を求めた。その結果、外核の温度圧力条件では、液体純鉄に酸素を加えると速度が遅くなることが分かった。地震学的観測による外核の速度は純鉄よりも速いため、本研究結果から酸素が核の主たる軽元素ではないことが示唆される。一方で、外核最上部に観察される低速度層は酸素が原因であると考えられる。本研究結果をもとに今後マントルと外核の相互作用の理解が進むことが期待される。

This year, the Earth's center nuclear thermodynamics is the construction of the Earth's core. The internal resistance heating DAC SPring-8 (Hyogo) radiation X-ray combination, ferroalloy, stainless steel and pure iron are used for high temperature and high pressure field detection. Thermodynamic calculations are carried out to calculate the candidate for nuclear matter in the center of the earth, the composition of the eutectic point, the composition of the inner core and the outer core. In this study, the thermodynamic structure of iron and iron terminal components was established. The problem is that the composition of the solution is mixed. The solution of the system at low pressure is separated into two phases. In this study, the temperature of the eutectic point of the ideal solution was determined, and the pressure range of the outer core was determined. The temperature of the eutectic point of the ideal solution was determined, and the pressure range of the outer core was determined. The solution properties of iron and zinc systems are ideal. Complete thermodynamics, composition of eutectic point, inner core and outer core, and obtain the result. The pressure above 1 million is 9.5 wt%. P-wave velocity of liquid alloy is calculated by free vibration. As a result, the temperature and pressure conditions of the outer core are different from those of the liquid pure iron. The velocity of the outer core is different from that of pure iron in seismology. The results of this study show that the velocity of the outer core is different from that of pure iron. A side, the outer core of the uppermost part of the low velocity layer of acid element for the cause of the test The results of this study are expected to advance the understanding of outer core interactions in the future.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Phase relations of an Fe-Ni alloy determined in an internally-heated diamond anvil cell

在内热金刚石砧室中测定铁镍合金的相关系

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Komabayashi;T.;Hirose;K.;Ohishi;Y.
通讯作者：
Y.

Thermodynamics of melting relations in the system Fe-FeO: implications for the oxygen content in the Earth’s outer core

Fe-FeO 系统中熔化关系的热力学：对地球外核氧含量的影响

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
Komabayashi;T.
通讯作者：
T.

Simultaneous sound velocity and density measurements of hep iron up to 93 GPa and 1100 K : an experimental test of the Birch's law at high temperature

同时测量高达 93 GPa 和 1100 K 的氦铁的声速和密度：高温下伯奇定律的实验测试

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
Earth and Planetary Science Letters
影响因子：
5.3
作者：
Antonangeli;D.;Komabayashi;T.;Occelli;F.;Borissenko;E.;Walters;A.C.;Fiquet;G.;Fei;Y.
通讯作者：
Y.