マントル物質の高圧相転移・ダイナミックスの解明と新規ポストスピネル相の探索と物性

阐明地幔材料的高压相变和动力学，寻找新的后尖晶石相和物理性质

• 批准号: 12J09330
• 负责人: 石井 貴之
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Gakushuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J09330/
• 关键词: 高圧実験; ポストスピネル; 透過型電子顕微鏡; 粉末X線回折; 単結晶X線回折; マントル; 沈み込むプレート; マントル上昇流; 粉末X線結晶構造解析; 放射光; 超高圧; 単結晶X線構造解析; 高圧発生装置

研究課題のAB2O4新規ポストスピネル相の探索に関して、合成に成功した未知相であるMgFe2O4高圧相について、バイロイト大学バイエルン地球科学研究所で透過型電子顕微鏡を用いて、格子定数、空間群の決定を行った。その結果、格子定数、空間群は粉末X線回折から得られた結果と一致していることが分かった。現在、粉末X線回折データから結晶構造の決定を試みている。その他に、新たにCaFe2O4型MnCr2O4、CaTi2O4型FeV2O4新規高圧相の合成に成功した。以上の結果は、ポストスピネル相の安定性を理解する上で重要な結果である。これらの結果について国際誌に論文投稿する予定である。また、MgCr2O4の高圧相として本研究により発見されたMg2Cr2O5の結晶構造解析を透過型電子顕微鏡（TEM）法と単結晶X線回折法から行った。高分解能TEM像から微細構造モデルを立て、そのモデル構造が特異な制限視野電子線回折パターンを良く説明することができることを明らかにした。単結晶X線回折からは、平均的な構造が粉末X線回折から得られる構造と同じであることを確かめ、粉末X線回折よりも精密に結晶構造に関するパラメーターを決定した。この結果は、結晶化学的に珍しい発見であり、この内容に関して国内の学会で発表するとともに、現在国際誌への投稿の為、論文を執筆中である。また、前年度に明らかにしたマントル岩石であるパイロライト、ハルツバージャイト、中央海嶺玄武岩の1600～2200℃でのマントル660 km不連続面付近の高温高圧相関係について、新たに約12～20 GPaでの高温高圧相関係を決定した。この結果は、沈み込むプレート、マントル上昇流中の鉱物組み合わせを下部マントル最上部まで明らかにした点で重要である。この内容に関して、国内の学会において発表を行い、現在論文を執筆中である。上記の内容とこの３年間で得られた結果を総括し、博士論文を執筆した。

Research topic の AB2O4 new rules ポ ス ト ス ピ ネ ル phase の explore に masato し て, synthetic に successful し た unknown phase で あ る MgFe2O4 high 圧 phase に つ い て, バ イ ロ イ ト university バ イ エ ル ン earth science institute で type through electronic 顕 micromirror を with い て, lattice constant, space group の decided to line を っ た. The そ results, lattice determinations, and spatial groups, as well as the powder X-ray refolding ら ら, yield られた results that are と consistent, and <s:1> て る る る とが とが are とが った. Now, the powder X-ray refolding デ デ タ ら ら the crystalline structure <s:1> determines を try みて る る る. Youdaoplaceholder0 に He successfully synthesized に with the new たに cafe2O4-type MnCr2O4 and cati2O4-type FeV2O4 under high pressure phase に. The above <s:1> results and ポストスピネ を are important な results である in the understanding of <s:1> stability を in する. The results are に れら て て て in the international journal に. The paper was submitted to する and was approved by である. High ま た, MgCr2O4 の 圧 phase と し て in this study に よ り 発 see さ れ た Mg2Cr2O5 の crystallization structure を type through electronic 顕 micro mirror method (TEM) と 単 crystal X-ray back twists か ら line っ た. High resolution TEM like か ら fine-structure モ デ ル を て, そ の モ デ ル tectonic が specific limitations な vision electronic line inflexion パ タ ー ン を good く illustrate す る こ と が で き る こ と を Ming ら か に し た. 単 crystal X-ray inflexion か ら は, average な structure が powder X-ray inflexion か ら have ら れ と る structure with じ で あ る こ と を か indeed め, powder X-ray inflexion よ り も precision に crystal structure に masato す る パ ラ メ ー タ ー を decided し た. こ の results は, crystal chemistry に Jane し い 発 see で あ り, こ の content に masato し て domestic の learn で す 発 table る と と も に, now international volunteers へ contribute の の is, paper を penned in で あ る. ま た, before the annual に Ming ら か に し た マ ン ト ル rock で あ る パ イ ロ ラ イ ト, ハ ル ツ バ ー ジ ャ イ ト, central ridge basalt の 1600 ~ 2200 ℃ で の マ ン ト ル 660 km don't even pay nearly の 続 surface temperature high 圧 phase masato is に つ い て, new た に about 12 ~ 20 GPa で の high temperature and high 圧 phase masato is determined を し た. こ の results は, shen み 込 む プ レ ー ト, マ ン ト ル upwelling of の 鉱 content group み close わ せ を lower マ ン ト ル most upper ま で Ming ら か に し た point で important で あ る. The content of the <s:1> に is related to て, domestic <s:1> societies にお て て are engaged in を, and the current paper is being written at を である. The content of the above record is と で で られた results obtained in で over three years を総 including た, and the doctoral thesis was written by を た.

项目成果

FeCr204の高圧相転移と新規ポストスピネル相の結晶構造

FeCr204的高压相变和新型后尖晶石相晶体结构

• 发表时间: 2013
• 作者: 石井貴之;糀谷浩;塚本翔一;藤野清志;森大輔;稲熊宜之;辻野典秀;芳野極;山崎大輔;肥後祐司;舩越賢一;赤荻正樹
• 通讯作者: 赤荻正樹

Phase transitions and mineral chemistry in pyrolite at 1600-2200℃ across 660-km seismic discontinuity

660公里地震间断面1600-2200℃下叶熔岩的相变和矿物化学

• 发表时间: 2014
• 作者: J. -G. Cheng;他7名;Takayuki Ishii;Masaki Akaogi;Hiroshi Kojitani;石井貴之;石井貴之;Takayuki Ishii;石井貴之;Takayuki Ishii
• 通讯作者: Takayuki Ishii

High-pressure transitions of mantle rocks and minerals up to the uppermost lower mantle conditions: Implications for material transportation processes in the mantle

地幔岩石和矿物向最上层下地幔条件的高压转变：对地幔物质运输过程的影响

• 发表时间: 2014
• 作者: J. -G. Cheng;他7名;Takayuki Ishii;Masaki Akaogi;Hiroshi Kojitani;石井貴之;石井貴之;Takayuki Ishii
• 通讯作者: Takayuki Ishii

High-pressure phase relations in FeCr204 and MgCr204 and crystal structures of new post-spinel phases

FeCr204 和 MgCr204 的高压相关系以及新后尖晶石相的晶体结构

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Ishii. H. Kojitani;S. Tsukamoto. K. Fujino. D. Mori. Y. Inaguma. N. Tsujino. T. Yoshino;D. Yamazaki;Y. Higo;K. Funakoshi M. Akaogi;石井貴之
• 通讯作者: 石井貴之

High-pressure transitions and the density of subducted continental crust to the upper part of lower mantle

高压转变与俯冲大陆地壳至下地幔上部的密度

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Ishii. H. Kojitani;S. Tsukamoto. K. Fujino. D. Mori. Y. Inaguma. N. Tsujino. T. Yoshino;D. Yamazaki;Y. Higo;K. Funakoshi M. Akaogi;石井貴之;石井貴之;石井貴之
• 通讯作者: 石井貴之