Direct observation of mantle-water reaction in subduction zone using neutron imaging

利用中子成像直接观测俯冲带地幔-水反应

• 批准号: 21K18641
• 负责人: 坂巻 竜也
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18641/
• 关键词: 中性子イメージング; 水; 水素; 高圧; 高温; マントル

本研究の目的は、高温高圧下における「ケイ酸塩鉱物」と「水流体」の間の相互作用の直接観察である。従来のX線イメージングではコントラストが小さく、観察が困難であったため、水の検出に特化した「中性子イメージング」に挑戦する。さらに、2次元イメージングだけでなく、コンピュータ断層撮影(CT)も取り入れることで、3次元的な情報を抽出し、沈み込み帯における水が関与している地学現象の可視化を目指す。本研究において、大きな挑戦が2点ある。1つ目は「高温高圧下での中性子イメージング測定」という技術的な挑戦である。本手法を確立することができれば、高温高圧発生プレス内の鉱物と水を区別して観察することが可能となる。今後の中性子イメージング+CTを利用した地球科学の発展にも繋がり、極めて波及効果が高い。2つ目は「マントルウェッジ周辺の水の挙動の可視化」という地球科学的な挑戦である。水が関与している地球内部現象の直接観察という今までよりさらに1歩先に進んだアプローチをとる。従来とは異なる切り口から研究を進めることで、マントルウェッジ周辺での流体の挙動と役割の解明に繋がる有益な実験データを提供することが可能である。今年度は茨城県東海にあるJ-PARCのMLF内におけるPLANETビームラインにおいて高温高圧下における中性子イメージングの取得に成功した。温度や圧力の増減に対応した水素濃度の変化をイメージングから定量的に捉えることができた。複数の濃度既知の物質の中性子イメージングを撮影し、検量線を引くことで、X線イメージングでは不可能な高温高圧下における試料中の水素量の定量を実現させた。

The purpose of this study is to investigate the interaction between acid and water under high temperature and high pressure. The X-ray image of the coming X-ray image shows that it is difficult to detect and detect, and the water image is specialized. 2-D information extraction, 3-D information extraction and visualization of geological phenomena. This study is conducted at 2:00 pm. 1."Determination of neutral temperature and high pressure" and "technical challenges". This method establishes the possibility of detecting the presence of water in the atmosphere due to high temperature and high pressure. In the future, the development of geoscience will be greatly enhanced by the use of technology and CT. 2."Water movement visualization around the perimeter" and "Earth science". Direct observation of phenomena in the interior of the earth related to water and water It is possible to make progress in the study of fluid dynamics and solutions. This year, J-PARC's MLF has been successfully developed under high temperature and high pressure. The temperature and pressure of the water concentration change, the water concentration changes, the water concentration changes. The concentration of a plurality of known substances in the neutral phase of the reaction, the measurement line of the reaction, X-ray analysis, it is impossible to determine the amount of water in the sample under high temperature and high pressure.

项目成果

Elastic wave velocity of ε-FeOOH across the pressure-induced spin transition of iron

ε-FeOOH 在压力诱导的铁自旋跃迁过程中的弹性波速度

• 发表时间: 2021
• 作者: Ikeda;O.;Sakamaki;T.;Fukui;H.;Uchiyama;H.;Baron;A.Q.R.;Suzuki;A.
• 通讯作者: A.

Phase transitions of ScOOH under high pressure

• DOI: 10.1080/08957959.2021.1964495
• 发表时间: 2021-07
• 期刊: High Pressure Research
• 影响因子: 2
• 作者: Yoshiaki Ito;O. Ikeda;Rintaro Ban;T. Kubota;T. Sakamaki;T. Kuribayashi;A. Suzuki

Longitudinal wave velocity of sodium aluminosilicate melt at high pressure

高压铝硅酸钠熔体的纵波速度

• 发表时间: 2020
• 作者: Sakamaki;T.;Aoki;K.;Ikeda;O.;Katayama;H.;Higo;Y. and Suzuki;A.
• 通讯作者: A.

Deuterium content and site occupancy in iron sulphide at high pressure and high temperature: Implications for the oxidation of early Earth’s mantle

高压高温下硫化铁中的氘含量和位点占用：对早期地幔氧化的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Abykoon;S.;Howard;C.;Dominijanni;S.;Eberhard;L.;Frost;D.;Boffa Ballaran;T.;Kumosov;A.;Terasaki;H.;Sakamaki;T.;Suzuki;A.;Ohtani;E.;Sano-Furukawa;A.;and Abe;J.
• 通讯作者: J.

Viscosity of silicate melts under high pressures

高压下硅酸盐熔体的粘度

• 发表时间: 2021
• 作者: Sakamaki;T
• 通讯作者: T