オリビンは一瞬で高密度化する：惑星物質の衝撃変成解明の新展開

橄榄石瞬间变密：阐明行星物质撞击变质的新进展

• 批准号: 20H01965
• 负责人: 富岡 尚敬
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01965/
• 关键词: 高圧相転移; 高圧実験; 隕石; 電子顕微鏡; 第一原理計算; オリビン; 衝撃変成; 相転移機構; 高温高圧実験; 透過電子顕微鏡; X線回折; 結晶構造解析

高温高圧下におけるカンラン石の相転移メカニズムの解明を目的として、2021年度に引き続き、川井型超高圧発生装置によるオリビン（Mg/(Mg+Fe)=0.9）の高圧相転移実験を行った。出発物質にはサンカルロス産オリビン粉末を用いた。試料に一定の差応力が働くよう、オリビンは100ミクロン以下の不均質な粒径分布に荒砕きして試料カプセルに封入し、圧力12GPa、温度900℃で2時間保持後、急冷し減圧した。回収試料は2021年度に行った実験試料と合わせて、微小部X線回折（微小部XRD) 及び透過電子顕微鏡（TEM）を用いて解析した。12, 14, 16 GPa（温度は全て900°C）の相転移実験試料の微小部XRDパターンはそれぞれ、高圧相のワズレアイト、ワズレアイト＋リングウッダイト、リングウッダイトが形成されていることを示した。オリビン粒子がその外縁部から相転移し、粒径約0.5-1.5マイクロメートルの高圧相粒子が形成されていることが、TEM観察から明らかとなった。この組織は、上記のオリビンの高圧相転移が核形成と成長のメカニズムにより進行したことを示す。一方、14, 16 GPaでの実験試料中の一部のリングウッダイト粒子の電子線回折パターンは、ポワリエライトの回折スポットも示し、両相はトポタキシャルな結晶方位関係を持つ。この方位関係は、ポワリエライトへの相転移が、原子の長距離拡散を伴わないshear mechanismにより、リングウッダイトの粒内にて進行したことを意味する。また、圧力が高くなるほどポワリエライトが観察されるオリビン高圧相粒子が多くなる傾向があった。

2021年起，我们利用Kawai型超高压发生器进行了橄榄石（Mg/(Mg+Fe)=0.9）的高压相变实验，旨在阐明橄榄石在高温下的相变机理和高压。来自圣卡洛斯的橄榄石粉末用作起始材料。为了对样品施加一定的差应力，将橄榄石粉碎至100微米或更小的不均匀粒度分布，密封在样品囊中，保持在12 GPa的压力和900°C的温度下保温2小时，然后快速冷却并减压。使用显微 X 射线衍射（显微 XRD）和透射电子显微镜（TEM）对回收的样品以及 2021 年进行的实验样品进行了分析。相变实验样品在 12、14 和 16 GPa（所有温度均为 900°C）下的显微 XRD 图案分别显示了硅锰矿、硅锰矿 + 尖角石和尖角石的高压相的形成。 TEM观察表明，橄榄石颗粒从外缘开始发生相变，形成粒径约为0.5-1.5微米的高压相颗粒。该结构表明橄榄石的上述高压相变是通过成核和生长机制进行的。另一方面，实验样品中部分尖晶石颗粒在14和16 GPa下的电子衍射图也显示出坡芒石的衍射斑点，且两相均具有顶轴晶体取向关系。这种取向关系意味着向菱沸石的相变是通过不涉及原子长距离扩散的剪切机制在尖晶石晶粒内进行的。另外，随着压力的上升，观察到坡沸石的橄榄石高压相粒子的数量有增加的倾向。

项目成果

Shock Recovery With Decaying Compressive Pulses: Shock Effects in Calcite (CaCO3) Around the Hugoniot Elastic Limit

• DOI: 10.1029/2021je007133
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Planets
• 作者: K. Kurosawa;H. Ono;T. Niihara;T. Sakaiya;T. Kondo;N. Tomioka;T. Mikouchi;H. Genda;Takuya Matsuzaki;M. Kayama;M. Koike;Y. Sano;M. Murayama;W. Satake;T. Matsui

Temperature of granular materials immediately beneath the impact point

冲击点正下方颗粒材料的温度

• 发表时间: 2023
• 作者: Kurosawa;K.;M. Sato;H. Ono;N. Tomioka;T. Niihara;and S. Hasegawa
• 通讯作者: and S. Hasegawa

Shock impedance amplified impact deformation of zircon in granitic rocks from the Chicxulub impact crater

• DOI: 10.1016/j.epsl.2021.117201
• 发表时间: 2021-12
• 期刊: Earth and Planetary Science Letters
• 影响因子: 5.3
• 作者: A. Wittmann;A. Cavosie;N. Timms;L. Ferrière;A. Rae;C. Rasmussen;C. Ross;D. Stockli;M. Schmieder;D. Kring;Jiawei Zhao;Long Xiao;J. Morgan;S. Gulick

Insight into multi-step geological evolution of C-type asteroids from Ryugu particles

• DOI: 10.1038/s41550-023-01925-x
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: Nature Astronomy
• 影响因子: 14.1
• 作者: A. Yamaguchi;N. Tomioka;M. Ito;N. Shirai;M. Kimura;R. Greenwood;Ming‐Chang Liu;K. McCain;N. Matsuda;M. Uesugi;N. Imae;T. Ohigashi;K. Uesugi;A. Nakato;K. Yogata;H. Yuzawa;Y. Kodama;K. Hirahara;I. Sakurai;I. Okada;Y. Karouji;S. Nakazawa;T. Okada;T. Saiki;S. Tanaka;F. Terui;M. Yoshikawa;Akiko Miyazaki;M. Nishimura;T. Yada;M. Abe;T. Usui;Sei‐ichiro Watanabe;Y. Tsuda

High-Pressure Mineral Database

高压矿物数据库