Ultra-high Pressure Earth Science of the Core and Core-Mantle Boundary

地核及核幔边界的超高压地球科学

• 批准号: 14102009
• 负责人: OHTANI Eiji
• 金额: $ 63.73万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14102009/
• 关键词: Diamond anvil cell; Multianvil press; Metallic iron; Core; Core-mantle boundary; Light element; Potassium; Iron-water reaction; 地殻・マントル物質; 固体地球物理学; 岩石・鉱物・鉱床学; 地球惑星内部構造; 高温高圧; マグネシオブスタイト; FeH; ダイヤモンドアンビルセル; Mgペロブスカイト; 分配; 濡れ角; FeSi合金; 鉄

In this study we clarified the reactions occurring at the Core-Mantle boundary and structure and properties of the Earth's Core using two types of apparatuses such as a diamond anvil cell and multianvil apparatus.The results can be summarized as follows :1.We clarified the reactions between metallic iron and water up to 84 GPa and high temperatures. At pressures above 10 GPa and temperatures above 1000K, Iron and water react to form iron hydrite and iron oxide. This reaction is important during the core formation stage and at the present core-mantle boundary. This result implies that hydrogen can be incorporated into the Earth core.2.We have studied experimentally the reactions between metallic iron and perovskite and post-perovskite in the pressure range from 30 to 135 GPa at 3000 K which is the real Core-mantle boundary condition. We observed formation of magnesiowusite and dissolution of Si and 0 into the molten iron under the present pressure and temperature conditions. The solubility of these elements increases with increasing pressure and temperature significantly.3.We studied the dissolution of potassium into the molten iron under the Core conditions of 135 GPa and 3500 K. Molten iron dissolves potassium about 0.8 wt. %, and the present results showed at first that the core can contain radiogenic potassium and can produce some radiogenic heat.

在本研究中，我们使用金刚石砧室和多砧装置等两种类型的装置阐明了发生在核幔边界的反应以及地核的结构和性质。结果可概括如下：1.我们阐明了金属铁和水在高达 84 GPa 的高温下发生反应。在压力高于 10 GPa 和温度高于 1000K 时，铁和水反应形成水铁矿和氧化铁。该反应在核心形成阶段和目前的核心-地幔边界非常重要。这一结果意味着氢可以并入地核。2.我们实验研究了在3000K压力下30-135GPa压力范围内金属铁与钙钛矿和后钙钛矿之间的反应，这是真正的地核-地幔边界健康）状况。我们观察到在当前的压力和温度条件下镁五矿的形成以及 Si 和 0 溶解到铁水中。这些元素的溶解度随着压力和温度的增加而显着增加。3.我们研究了在135 GPa和3500 K的堆芯条件下钾在铁水中的溶解情况。铁水溶解了钾约0.8 wt。 %，目前的结果首先表明，岩心可能含有放射性钾，并且可以产生一些放射性热。

项目成果

高温高圧下におけるマグマと熔融鉄合金の密度と年度

高温高压下岩浆和铁水合金的密度和年份

• 发表时间: 2005
• 期刊: 高圧力の科学と技術 15・1
• 作者: H. Sakai;K. Ito;R. Kumai;Y. Tokura;大谷 栄治;T.Sasaki;鈴木 昭夫
• 通讯作者: 鈴木 昭夫

Kondo, T., Ohtani, E., Hirao, N., Yagi, T., Kikegwa, T.: "Phase transitions of (Mg,Fe)O at megabar pressures"Phys.Earth Planet.Inter.. (印刷中).

Kondo, T.、Ohtani, E.、Hirao, N.、Yagi, T.、Kikegwa, T.：“(Mg,Fe)O 在兆巴压力下的相变”Phys.Earth Planet.Inter..（出版中） ））。

Wet subduction versus cold subduction

• DOI: 10.1029/2005gl022921
• 发表时间: 2005-07-13
• 期刊: GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Litasov, KD;Ohtani, E;Funakoshi, K
• 通讯作者: Funakoshi, K

Equation of state of iron-silicon alloys to megabar pressure

• DOI: 10.1007/s00269-004-0387-x
• 发表时间: 2004-07-01
• 期刊: PHYSICS AND CHEMISTRY OF MINERALS
• 影响因子: 1.4
• 作者: Hirao, N;Ohtani, E;Kikegawa, T
• 通讯作者: Kikegawa, T

無水および含水マグマオーションと月と地球の地殻

无水和含水岩浆以及月球和地壳

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本惑星科学会誌 遊星人 14・3
• 作者: H. Sakai;K. Ito;R. Kumai;Y. Tokura;大谷 栄治
• 通讯作者: 大谷 栄治