蒸発法による珪酸塩メルト中の元素の拡散速度の測定

蒸发法测定硅酸盐熔体中元素的扩散速率

• 批准号: 07211205
• 负责人: 高橋 裕子
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07211205/
• 关键词: 蒸発; 珪酸塩メルト; 蒸発速度; 結晶化作用; 拡散; 希土類元素; 蒸発; 珪酸塩メルト; 蒸発速度; 結晶化作用; 拡散; 希土類元素

真空中あるいは水素や不活性ガス中でのメルトからの元素の蒸発速度はメルト中での元素の拡散に律速されており、それを用いて逆に蒸発速度からメルト中の元素の拡散速度を求めることを試みた。本研究の最終的な目的である微量成分、特に希土類元素の蒸発速度の測定の準備として、単純系における主要元素の蒸発分別を実験的に検討した。系は固体惑星、地球にとって最も重要であり、基本となるMgO‐SiO2系で、Mg/Si比の異なる4種類の化学組成の出発物質を用いた。実験は真空中で、1600または1700℃で、数分から1日の範囲でおこなった。試料を球に近似して蒸発速度を求めると、加熱時間が短い間は出発物質により速度が異なるが、一定の時間を経過すると、すべての試料が同一の蒸発速度をもつようになり、定常状態に達する。この蒸発速度は固体のフォルステライトおよびSiO2に比べて大きい。温度が100度異なることによって、蒸発速度はおよそ1桁異なる。残さの組織、化学組成、鉱物種を調べた結果、この系は実験条件下でMgにくらべSiがより速い速度で蒸発し、残さは時間とともにMgに富むようになる。系の化学組成が変化するため、等温であるにもかかわらず、フォルステライトが結晶化する。蒸発速度が一定になる条件はすなわち残さの化学組成が一定になる条件で、ここではフォルステライトと粒間のメルトの蒸発速度が釣り合っていることがわかる。実験条件の範囲内では残さは出発物質、温度とは無関係に一定の組成をもつ。これらの変化は温度一定における圧力一組成の相図を作製することでよく理解できる。蒸発による定温結晶化作用は従来まったく研究されてこなかった分野であり、惑星科学に新たな視点をもたらすものである。微量成分に関する実験は進行中である。

真空中熔体或氢或惰性气体中熔体元件的蒸发速率受熔体中元素的扩散控制，我们试图使用熔体中熔体中的元素来使用蒸发速率。为了为这项研究的最终目的做准备，痕量成分的蒸发率，尤其是稀土元素，我们通过实验研究了简单系统中主要元素的蒸发分馏。该系统是针对固体行星和地球的最重要，最基本的MGO-SIO2系统，并使用了四个具有不同Mg/Si比的化学成分。实验在1600或1700°C的真空中进行几分钟到一天。当样品近似于球体以确定蒸发率时，速率会根据短加热时间的起始材料而变化，但是在一定时间段内，所有样品将具有相同的蒸发率，达到稳态。这种蒸发速率大于固体易肽和SIO2。由于温度差为100度，蒸发速率大约是一个数量级的数量级。在检查了残留物的结构，化学成分和矿物质之后，Si在实验条件下以比毫克更快的速度蒸发，并且随着时间的推移，残留物在毫克中变得更丰富。由于系统的化学成分的变化，尽管有等温，但肌矿会结晶。蒸发速率是恒定的条件是残基的化学成分是恒定的，可以在这里看到稀释石和谷物之间熔体的蒸发速率是平衡的。在实验条件下，残基具有恒定的组成，与起始材料和温度无关。可以通过在恒温下的压力组成的相图来更好地理解这些变化。蒸发的恒定温度结晶效应是以前根本没有研究过的领域，它为行星科学带来了新的视角。痕量组件的实验正在进行中。