放射光Ｘ線高圧下その場観測と局所微量分析による核－マントル間軽元素分配の決定

高压原位同步辐射X射线观测及局部痕量分析确定地核与地幔间轻元素分布

基本信息

批准号：
18J00966
负责人：
桑原秀治
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は昨年度行った圧力4－12GPaの範囲における金属鉄－ケイ酸塩液相間の炭素分配実験に関する結果を論文にまとめ、アメリカ地球物理学会刊行の学術誌であるGeophysical Research Lettersに投稿し、掲載された。また、昨年度の実験で使用した窒化ホウ素が試料と実験中に反応してしまう点を改善すべく、カプセル材の選定を行い、SiO2ガラスカプセルを使用することにした。実験は圧力2GPa、温度1650℃に固定し、グラファイトカプセルとSiO2カプセルを用い、鉄－ケイ酸塩液相間の炭素分配に試料中の炭素濃度が与える影響を調べた。また、実験回収試料中の炭素の分子種やケイ酸塩の構造に制約を加えるため、新たにラマン分光分析を行った。実験回収試料の炭素の定量には昨年度と同じく金属鉄は電子線プローブマイクロアナライザを用いて、ケイ酸塩中の炭素は二次イオン質量分析装置をそれぞれ用いた。その結果、グラファイトカプセルを用いた炭素が飽和した系で行った実験で得られた金属鉄－ケイ酸塩間の炭素の分配係数はSiO2カプセルを用いた炭素不飽和な系よりも数倍ことがわかり、窒化ホウ素カプセルを使用した昨年度の実験結果が正しいことを再度確認した。また、ラマン分光分析の結果、金属鉄と共存下にあるケイ酸塩では炭素は主にCH結合種とアモルファス炭素として存在することが明らかとなった。さらに、ケイ酸塩ガラスの構造解析からケイ酸塩に分配される炭素の量と非架橋構造酸素原子の割合との間に正の相関が見られ、核－マントル分化時においてマグマオーシャンの化学組成がマントルに分配される炭素量を制御するうえで本質的に重要であることが示唆された。この結果は現在論文にまとめ、国際学術誌に投稿準備中である。

今年，将去年在4-12GPA的压力范围内进行的碳分配实验的结果汇编成一篇论文，并发表在地球物理研究信中，《地球物理研究信》，《美国地球物理学会》发表的一本学术期刊，并发表。此外，为了提高去年实验中使用的氮化硼在实验过程中与样品反应的观点，我们选择了胶囊材料并决定使用SIO2玻璃胶囊。将实验固定在2GPA的压力和1650°C的压力下，并使用石墨胶囊和SIO2胶囊，研究样品中碳浓度对铁硅酸盐液相之间的碳分配的影响。另外，为了限制实验回收样品中碳和硅酸盐结构的分子种类，进行了新的拉曼光谱。与去年一样，通过使用电子束探针微分析仪进行金属铁和硅酸盐中碳的二级离子质谱仪确定碳。结果，我们发现，使用石墨胶囊在碳饱和系统中进行的实验中获得的金属铁硅酸盐的分配系数比使用SIO2胶囊的碳不饱和系统高几倍，我们证实，我们使用Boron Nitride胶囊的结果确认了去年实验的结果是正确的。此外，拉曼光谱表明，在硅酸盐中，与金属铁并存，碳主要作为粘结物种和无定形碳存在。此外，硅酸盐玻璃的结构分析显示，硅酸盐分布的碳量与非跨链接氧原子的比例之间存在正相关，这表明岩浆海洋的化学成分基本上对于控制核孔内分化过程中地幔中分布的碳的量至关重要。结果目前正在汇编为论文中，并正在准备提交国际学术期刊。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

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专利数量（0）

The Effects of Carbon Concentration and Silicate Composition on the Metal‐Silicate Partitioning of Carbon in a Shallow Magma Ocean

浅层岩浆海中碳浓度和硅酸盐成分对碳金属硅酸盐分配的影响

DOI：
10.1029/2019gl084254
发表时间：
2019
期刊：
Geophysical Research Letters
影响因子：
5.2
作者：
Kuwahara H.;Itoh S.;Nakada R.;Irifune T.
通讯作者：
Irifune T.

Simultaneous determination of melting phase relations of mantle peridotite and mid-ocean ridge basalt at the uppermost lower mantle conditions

同时测定最上层下地幔条件下地幔橄榄岩和大洋中脊玄武岩的熔融相关系

DOI：
10.1016/j.pepi.2018.08.012
发表时间：
2018
期刊：
Physics of the Earth and Planetary Interiors
影响因子：
2.3
作者：
Kuwahara Hideharu;Nomura Ryuichi;Nakada Ryoichi;Irifune Tetsuo
通讯作者：
Irifune Tetsuo

高圧下における鉄－ケイ酸塩液相間の炭素分配係数の再評価と地球内部の炭素分布への制約

高压下铁与硅酸盐液相之间碳分配系数的重新评估及对地球内部碳分布的约束

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
桑原秀治;伊藤正一;中田亮一;入舩徹男
通讯作者：
入舩徹男

Fluorine and chlorine fractionation during magma ocean crystallization: Constraints on the origin of the non-chondritic F/Cl ratio of the Earth

岩浆海洋结晶过程中的氟和氯分馏：对地球非球粒状 F/Cl 比值起源的限制

DOI：
10.1016/j.epsl.2019.05.041
发表时间：
2019
期刊：
Earth and Planetary Science Letters
影响因子：
5.3
作者：
Kuwahara Hideharu;Kagoshima Takanori;Nakada Ryoichi;Ogawa Nobuhiro;Yamaguchi Asuka;Sano Yuji;Irifune Tetsuo
通讯作者：
Irifune Tetsuo

Metal-silicate partitioning of carbon in a shallow magma ocean: Implications for the distribution of carbon in the Earth during the core formation

浅层岩浆海洋中碳的金属硅酸盐分配：对地核形成过程中地球碳分布的影响