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地球マグマオーシャンの化学分化解明に向けた実験的研究

阐明地球岩浆海洋化学分异的实验研究

基本信息

批准号：
10J09386
负责人：
今井崇暢
金额：
$ 1.34万
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：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J09386/
关键词：
高温高圧実験鉄水素地球中心核 X線回折マグマオーシャン

项目摘要

現在の地球は金属からなる中心核(コア、主に鉄)、岩石(ケイ酸塩)からなるマントルと地殻、そして海や大気から構成されていることが知られている。地震学的観測から地球内部の密度構造が制約されており、コア・マントルはそれぞれ液体外核と固体内核、下部マントルと上部マントルに分けられている。観測から制約されている内核・外核の密度は同温度圧力条件における金属鉄に比べてそれぞれ2.5-5%、5-10%程度低いことがわかっており、これは地球中心核にこの密度欠損を説明しうる量の軽元素が含まれているからであると考えられる。本研究では水素がコアに含まれる可能性に注目し、鉄水素化物(FeHX)における基本情報である『鉄-水素系状態図』とコア-マントル中での水素の分布に重要な制約を与える『鉄-ケイ酸塩間の水素の分配』をそれぞれ高温高圧下において実験的に調べた。高温高圧実験、放射光を用いることによって鉄-水素系の相平衡図を明らかにし、水素の固溶が鉄の融点が大きく下がることがわかった。また回収試料をFT-IR分析することで鉄-ウォズレアイト、鉄-リングウッダイト間の水素分配係数がそれぞれ256、47と得られた。いずれの値も明らかに水素がケイ酸塩よりも鉄に分配されることを示している。今回扱ったウォズレアイト、リングウッダイトは最大で3wt.%程度とマントル主要鉱物の中で最も多く水を含むことのできる鉱物にかかわらず水素が鉄に50-250倍分配されたという結果はコアに水素が多く存在する可能性を示す非常に重要な結果であった。今回の結果から、地球原材料物質に水が含まれていれば地球形成過程において多量の水素が鉄に取り込まれたと考えることができ、その場合鉄の融点を大きく下げるためコアの温度が現在純鉄の融点から見積もられているものよりもかなり低い可能性が考えられる。

Now the earth is composed of metal, core (iron), rock (acid), crust, sea and earth. Seismological measurements show that the density structure of the earth's interior is restricted by the liquid outer core and the solid inner core, and the lower part is restricted by the upper part. The density of the inner core and outer core is lower than that of the metallic iron by 2.5-5%, 5-10% under different temperature and pressure conditions. In this study, we focused on the possibility of water loss, basic information about FeHX, the important restriction of water distribution in FeHX system, and the regulation of water distribution under high temperature and high pressure. High temperature, high pressure, radiation, light, etc. Phase equilibrium of iron-water system, melting point of solid solution of water, etc. FT-IR analysis of the samples showed that the water partition coefficients between iron and iron were 256 and 47 respectively. In the middle of the day, the water element is divided into two parts. This time, the maximum value of The most important result is the probability that the water element will be present in 50-250 times of iron. As a result, the earth's raw material, water, and iron are all contained in the earth's formation process. In this case, the melting point of iron is high and the melting temperature of pure iron is low.

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）

Element partitioning between olivine and melt up t0 10GPa : implication for the effect of pressure

橄榄石和熔体之间的元素分配 t0 10GPa：对压力影响的影响

DOI：
10.1016/j.pepi.2012.09.001
发表时间：
2012
期刊：
Phys. Earth Planet. Inter.
影响因子：
0
作者：
T. Imai;E. Takahashi;T. Suzuki;T. Hirata
通讯作者：
T. Hirata

含水ケイ酸塩と共存する鉄の水素化と水素化による融点降下

与水合硅酸盐共存的铁的氢化以及氢化导致的熔点降低

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Imai;E. Takahashi;T. Suzuki;T. Hirata;今井崇暢・高橋栄一・鈴木敏弘・平田岳史;今井崇暢・高橋栄一・鈴木敏弘・平田岳史;今井崇暢・高橋栄一・肥後祐司・舟越賢一
通讯作者：
今井崇暢・高橋栄一・肥後祐司・舟越賢一

カンラン石、メージャライトガーネット/ペリドタイトメルト間における分配係数の圧力依存性

橄榄石、多数石榴石/橄榄岩熔体之间分配系数的压力依赖性