下部マントル含水鉱物の高温高圧下電気伝導度測定による下部マントル含水量の推定

通过测量高温高压下地幔水合矿物的电导率估算下地幔水含量

• 批准号: 20J13465
• 负责人: 奥田 善之
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13465/
• 关键词: 下部マントル; 水; ブリッジマナイト; 電気伝導度

地球内部の水の量はその起源物質の推定などに必要不可欠である極めて重要なパラメータである.これまでマントル中の水の量は鉱物の電気伝導度から推定されてきた.異なる含水量のマントル構成鉱物を高温高圧下で電気伝導測定した結果と地磁気観測によって推定したマントルの電気伝導度を比較することで，上部マントルについてはその含水量が推定されてきた.しかし，地球体積の半分以上を占める最大の層である下部マントルについては，この層を占める鉱物の高温高圧下における電気伝導の含水依存性の測定は未だ一例として報告例がない.これは下部マントル圧力下での電気伝導度測定が難しいためである. そこで本研究では，外熱式DACと真空チャンバーを組み合わせた高温高圧下電気伝導度測定手法を用いて，下部マントルの8割以上を占めると考えられているブリッジマナイトの電気伝導度の含水依存性を下部マントルの温度圧力領域で測定を行った.得られた含水ブリッジマナイトの電気伝導度は無水のものと比べて優位に高いものであった．この結果を基に計算した下部マントル電気伝導度プロファイルと，地球物理学的観測から見積もられた深さに対する下部マントルの電気伝導度を比較することで下部マントルの含水量を決定した.本研究で推定された地球下部マントルの含水量は少なくとも下部マントル最上部が極めて水に乏しいことを示唆するものである.

地球内部的水量是一个极其重要的参数，对于估计其起源至关重要。到目前为止，地幔中的水量都是通过比较矿物的电导率测量结果来估计的。高温高压下的矿物组成以及根据地磁观测估计的地幔电导率， ，上地幔的含水量已经被估计出来。然而，在下地幔中，这是最大的一层，占地球体积的一半以上，很难估计矿物电传导的含水量依赖性在高温高压下占据该层的电导率尚未见报道。这是因为在较低地幔压力下很难测量电导率。因此，在本研究中，我们采用了外部加热DAC和真空室相结合的高温高压电导率测量方法来研究桥锰石电导率的含水量依赖性，这被认为弥补了更多所得水合桥石的电导率明显高于无水桥石。通过将根据该结果计算的下地幔电导率剖面与根据地球物理观测估计的下地幔电导率相对于深度进行比较，确定了下地幔的含水量。本研究估计的地球下地幔含水量表明：至少下地幔顶部极其缺水。

项目成果

A cylindrical SiC heater for an externally heated diamond anvil cell to 1500 K

用于外部加热金刚石砧座至 1500 K 的圆柱形 SiC 加热器

• DOI: 10.1063/5.0036551
• 发表时间: 2021
• 期刊: Review of Scientific Instruments
• 影响因子: 1.6
• 作者: Okuda Yoshiyuki;Kimura Seiji;Ohta Kenji;Park Yohan;Wakamatsu Tatsuya;Mashino Izumi;Hirose Kei
• 通讯作者: Hirose Kei

レーザー加熱式DACにおけるダイヤモンドアンビルの温度

激光加热 DAC 中的金刚石砧温度

• 发表时间: 2021
• 作者: Kaneko Mitsuki;Kagawa Shigemi;Takuya Furusawa;奥田善之，パクヨハン，岡健太，廣瀬敬
• 通讯作者: 奥田善之，パクヨハン，岡健太，廣瀬敬