高温高圧下における鉄‐硫黄系の相関係と鉄‐硫黄合金と珪酸塩間のカリウム分配

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地球の核は,主に鉄からできていると考えられている.しかし,地震波速度から推定された地球核の密度は地球核相当の温度圧力条件での純粋な鉄の密度と比べ小さい.そのため地球核には軽元素が含まれていると考えられている.なかでも硫黄は始原的な隕石と比較したときに地球マントル中で欠乏していることから軽元素の候補として有力視されている.さらに地球核中の熱量に関する研究から放射性元素の存在が示唆された.とくにカリウムは地球マントル中に始原的な隕石と比べ欠乏しているため核中の放射性元素の有力な候補である.したがって,地球核中の軽元素を明らかにするために鉄-硫黄系の高温高圧下での研究が重要であり,鉄-軽元素系合金中に放射性元素が溶解する量を明らかにすることは重要である.鉄-硫黄系の高温高圧下での安定相を調べるために,放射光施設(SPring-8)においてその場観察実験を行った.圧力条件は30～220GPaまでであり,温度条件は1300～3500Kまでの範囲で粉末X線回折実験を行った.その結果,地球外核中までFeとFe_3Sが安定に共存することがわかった.また,地球核の温度を推定するためには鉄-硫黄系における融点を明らかにすることが重要である.そのためX線を用いた融解判定実験を試みた.圧力条件はおよそ30～180GPaという範囲で行った.温度1300～3500Kまでの範囲で行った.外核相当の圧力条件である180GPaまでの条件下で融解判定に成功した.熱源に関する研究であるカリウム分配については,50GPaまでの結果を投稿準備中である.また,地震波観測との比較を行なうため,非弾性X線散乱法を用いてFe_3Sの音速測定を行なった.