Effect of shockwave pulse duration on shock metamorphism of minerals

冲击波脉冲持续时间对矿物冲击变质作用的影响

• 批准号: 22K14128
• 负责人: 高木 壮大
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14128/
• 关键词: 鉱物; 衝撃; 結晶構造変化

本研究は、隕石衝突を受けた鉱物から過去の天体史を読み解くために必要となる鉱物の衝撃変成メカニズムの基礎データを実験から得ることを目的に行なった。隕石衝突の衝撃によって引き起こされる鉱物の結晶構造変化に対して衝撃波の時間プロファイルが与える影響を実験によって調べた。衝撃実験下でその場X線回折測定を行うことで、結晶構造が変化していく過程を観察した。ジルコンと長石を対象の鉱物として実験した。短い衝撃波時間幅はレーザーによって再現可能で、申請者のこれまでの研究や他グループの実験によってデータが得られてきている。本研究では衝撃銃を用いて、より長い（サブマイクロ秒）衝撃波時間幅の実験を米国の放射光施設で行なった。ジルコンの実験結果からナノ秒衝撃波の場合と同様の高圧相への相転移を観察した。より高圧下での実験ではメルト化が観察されたが、その後の衝撃解放過程でも非晶質状態を保つことが明らかになった。長石における実験では衝撃下での非晶質化が観察され、衝撃解放過程でも非晶質状態を保つことが明らかになった。これらの結果はナノ秒の時間スケールでのレーザー駆動衝撃波での実験データと異なり、衝撃の時間幅が結晶構造ダイナミクスの可逆性に影響を与えるという知見が得られた。

进行了这项研究是为了从矿物质的影响变态机理的实验中获取基本数据，这对于解释被陨石击中的矿物质的过去天体的历史是必不可少的。通过实验研究了冲击波时轮廓对因陨石撞击的影响引起的矿物晶体结构变化的影响。通过在影响实验下进行原位X射线衍射测量，可以观察到改变晶体结构的过程。将锆石和长石作为靶矿物进行了实验。可以使用激光复制短冲击波时间宽度，并且申请人和其他组的实验已经通过先前的研究获得了数据。在这项研究中，我们使用美国同步加速器辐射设施的撞击枪进行了更长（亚微秒）冲击波时间宽度的实验。从锆石的实验结果中，观察到了向高压相的相变，类似于纳秒电击波。在较高压力下的实验中观察到熔化，但据显示，即使在随后的影响释放过程中，也保持了无定形状态。在Feldspar的实验中，观察到了撞击下的非晶化，并且发现即使在影响释放过程中，也保持了无定形状态。这些结果与纳秒时间尺度上激光驱动的冲击波的实验数据不同，并提供了冲击的时间宽度影响晶体结构动力学的可逆性。

项目成果

Phase transition and melting in zircon by nanosecond shock loading

纳秒冲击载荷引起的锆石相变和熔化

• DOI: 10.1007/s00269-022-01184-8
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physics and Chemistry of Minerals
• 影响因子: 1.4
• 作者: Sota Takagi;Kouhei Ichiyanagi;Atsushi Kyono;Nobuaki Kawai;Shunsuke Nozawa;Norimasa Ozaki;Yusuke Seto;Takuo Okuchi;Souma Nitta;Satoru Okada;Kohei Miyanishi;Keiichi Sueda;Tadashi Togashi;Toshinori Yabuuchi
• 通讯作者: Toshinori Yabuuchi