High Pressure and Temperature Melting Behavior of Bridgmanite in the Earth's Lower Mantle

地球下地幔中桥锰矿的高压高温熔融行为

• 批准号: 22KF0077
• 负责人: 廣瀬 敬
• 金额: $ 1.54万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0077/
• 关键词: 酸化鉄; 最下部マントル; コア; 融解温度

ダイヤモンドセル装置を用いた超高圧実験を行い、スプリングエイトにおける放射光エックス線回折測定を基にFeOの融解曲線を決定することに成功した。FeOは、マントルとコアの両方の重要な成分である。 関連する高圧および高温条件での FeO の融解挙動と物理的特性を理解することは、地球内部の化学と物理を調査するために重要である。 FeO の融解に関する過去の研究のほとんどは、地球のコアおよびマントル最深部の圧力よりもはるかに低い 90 万気圧以下で行われてきたに過ぎない。 この研究では、シンクロトロンX線回折技術と組み合わせたダイヤモンドアンビルセルを使用して、最大186 万気圧のレーザー加熱溶融実験を実施した。 100 万気圧 を超える FeO の融解温度は、これまでの結果を外挿した温度よりもはるかに低く、200 万気圧 で最大 900 K の差があることがわかった。 また高圧高温下で得られた体積データは、B1 構造の FeO中で高スピンから低スピンへのクロスオーバーが発生し、最大 2% の体積減少を引き起こす可能性があることを示唆している。 構築された高圧の MgO-FeO 状態図は、Feに富む (Mg,Fe)O の固相線が FeO の融解温度に近いことを示す。 FeO の低い融解温度は、(Mg,Fe)O がマントルの底部近くに存在する場合、固体ではなく部分融解物質になっている可能性が高いことを示す。

使用钻石电池设备进行了超高的压力实验，并基于弹簧8中X射线同步加速器衍射的测量成功确定了FEO的熔融曲线。FEO是地幔和核心的重要组成部分。了解相关高压和高温条件下FEO的熔化行为和物理特性对于研究地球的内部化学和物理学很重要。先前关于FEO融化的研究仅进行了900,000 atm的压力，远低于地球核心和最深地幔的压力。这项研究使用钻石砧细胞与同步加速器X射线衍射技术进行了激光加热熔融实验，最高为186万个ATM压力。 FEO的熔化温度高于100万个ATM压力远低于以前结果推断的温度，在200万ATM压力下的差异高达900 K。在高压和高温下获得的体积数据还表明，在B1结构的FEO中，高旋转到低自旋交叉发生，导致体积减少多达2％。构建的高压MGO-FEO相图表明，Fe-Fe-rich（Mg，Fe）O的固体接近FEO的熔化温度。 FEO 2的低熔化温度表明（mg，fe）O 2可能会部分熔化，而不是固体在地幔底部附近。

项目成果

Understanding the E’ layer at the Topmost Core from Metal-Silicate Melting Experiments

从金属硅酸盐熔化实验中了解最顶层核心的 E’ 层

• 发表时间: 2022
• 作者: Suyu Fu;Kei Hirose;Shunpei Yokoo;Yutaro Tsutsumi
• 通讯作者: Yutaro Tsutsumi