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。

我们使用金刚石池装置进行了超高压实验，并根据春八的同步加速器X射线衍射测量成功确定了FeO的熔化曲线。 FeO 是地幔和地核的重要组成部分。 了解 Fe3O 在相关高压和高温条件下的熔化行为和物理性质对于研究地球内部的化学和物理非常重要。之前大多数关于 FeO 熔化的研究都是在低于 900,000 个大气压的温度下进行的，远低于地核和最深地幔的压力。 在这项研究中，我们使用金刚石砧室并结合同步加速器 X 射线衍射技术，进行了高达 186 万个大气压的激光加热熔化实验。 Fe3O在100万大气压以上的熔化温度远低于之前结果推断的温度，在200万大气压下相差高达900 K。 在高压和高温下获得的体积数据还表明，具有 B1 结构的 Fe3O 中会发生高自旋到低自旋的交叉，这可能导致体积减少高达 2%。 构建的高压MgO-FeO相图显示富Fe(Mg,Fe)O的固相线接近FeO的熔化温度。 FeO 的低熔化温度表明，当 (Mg,Fe)O 存在于地幔底部附近时，它可能是部分熔融的材料而不是固体。

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