权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

地球最深部炭素循環の探索：最下部マントルにおける炭素含有相の実験的研究

地球最深碳循环探索：最下地幔含碳相的实验研究

基本信息

批准号：
18J11633
负责人：
前田郁也
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku 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 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

地球内部に沈み込んだMgCO3は海洋プレート内部の酸化的環境において、深部炭素のホストとなりうる。一方、平均的な下部マントル内部では、還元的環境が実現しているため、炭酸塩鉱物がダイヤモンドや鉄炭化物（Fe3C、Fe7C3）へと変化する可能性が指摘されている。しかしながら、下部マントル深部の圧力温度および酸素フガシティ（fO2）条件下において、炭酸塩鉱物の安定性を調べた研究例は存在せず、下部マントル内部における炭素循環の制約はなされていない。本研究では、下部マントル深部の圧力-温度-fO2環境を再現し、MgCO3の安定性を実験的に観測した。下部マントルの温度圧力条件は、レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセル（LHDAC）を用いて再現した。本研究では、マグネシウム炭酸塩試料を微細な鉄カプセル（直径約15 μm）に封入してレーザー加熱を行うことにより、温度勾配を低減し、均質なfO2条件を再現することを目指した。反応生成相は、放射光X線回折法（XRD）および透過型電子顕微鏡（TEM/EDS）を併用して同定した。圧力123 GPa、温度1720-2510 Kにおける実験の結果、MgCO3の還元によるダイヤモンドもしくは鉄炭化物の生成は、120 GPa未満の圧力ではlogfO2(ΔIW)>0で、120 GPa付近の圧力ではlogfO2(ΔIW)~0の条件で生じることがわかった。下部マントルの酸素フガシティは、鉄の不均化反応によって－1.5～0程度のlogfO2(ΔIW)に保たれるとされている。このため、120 GPa以上すなわち深さ2700 km以深に沈み込んだ海洋プレート周辺の最下部マントルにおいては、MgCO3が安定となりうる。炭酸塩が最下部マントルに存在した場合、共融系をつくり岩石の融点を下げるため、炭酸塩に起因する熔融が起こりうる。

Earth's interior sinks MgCO3 and the ocean's interior acidifies. A square, average lower part of the internal environment, the reduction of the environment is realized, carbon dioxide and iron carbide (Fe3C, Fe7C3) change the possibility of criticism. A study on the stability regulation of carbon dioxide under the condition of deep pressure, temperature and acid (fO2) shows that there are some restrictions on carbon cycle in the lower part of the body. In this study, the deep pressure-temperature-fO2 environment was reproduced and the stability of MgCO3 was measured. The temperature and pressure conditions of the lower part are different from those of the lower part. In this study, the preparation of carbon dioxide samples with fine iron particles (about 15 μm in diameter) was investigated. The results showed that the temperature of the samples was reduced and the homogeneous fO2 conditions were reproduced. A combination of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM/EDS) was used to determine the phase formation. Pressure 123 GPa, temperature 1720-2510 K, the results of the test, MgCO3 reduction, the formation of iron carbide, 120 GPa pressure before the logfO2 (ΔIW)>0, 120 GPa pressure near the logfO2 (ΔIW)~0 conditions. The lower part of the acid element, iron and uneven reaction,-1.5~0 logfO2 (ΔIW), is protected. Above 120 GPa, at depths of 2700 km, MgCO3 is stable. When carbon acid exists in the lowest part, the melting point of rock is below the melting point, and the melting point of carbon acid is caused.