放射光X線回折と中性子回折を用いた高圧下における含水珪酸塩融体の構造の解明

利用同步辐射 X 射线衍射和中子衍射阐明高压下水合硅酸盐熔体的结构

基本信息

批准号：
04J02835
负责人：
山田明寛
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

MgO-SiO_2系において、含水マントルの浅部において生成されるマグマの組成はSiO_2成分に富むことが久城らによって明らかにされた。しかし、この現象は、上部マントル最下部に至る条件(約10GPaに相当)までで、更に高圧では生成されるマグマの組成はまったく逆のMgO成分に富むことが明らかになった。本研究では、上述のような高圧含水マグマの熔融様式の変化に伴う構造の変化を、原子レベルの微視的観点から実験的に明らかにすることを目的としている。高温高圧実験は、KEKのAR-NE5Cビームライン設置のMAX80、及び大型放射光施設SPring-8のBLO4B1ビームライン設置のSPEED1500の2つのマルチアンビル型高圧発生装置を使用して行った。高圧状態の含水マグマのX線回折測定は、白色の放射光X線を用いてエネルギー分散法により行った。今年度は、14.9GPaまでの圧力領域でMg含有量を変えた含水珪酸塩メルトのデータ収集を行った。珪酸塩メルトのX線回折強度曲線の第一ピーク(First Sharp Diffraction Peak : FSDP)は、SiO_4四面体からなるネットワーク構造を反映したピークと考えられており、それらのピークシフトは無水のMgSiO_3メルト(Funamori et al.,2004)とのものと大きく異なり、全ての組成において2-3GPa付近で特徴的な屈曲をもつことがわかった。この屈曲とはつまり、低圧領域における急激な短距離化、高圧領域における長距離化のことを意味している。この含水珪酸塩マグマのネットワーク構造の圧力変化の解釈として、2GPa以下の圧力領域では水の効果(siOHの形成)によってネットワーク構造が分断されFSDPの位置は短距離側へ大きく位置していたと考えられる。一方2-3GPa付近から生じる長距離側へのシフトは水がMg(OH)の形でメルトに溶け込むようになるために珪酸塩のネットワーク構造が卓越し始めたと考えることができる。このような水の特性変化は、これまで高圧実験によって調べられてきた含水高圧条件で生成されるMgO成分に富むマグマ生成機構と密接な関係を持っている可能性が高い。

Kujo等。揭示了MGO-SIO_2系统中含水地幔浅层中产生的岩浆成分富含SIO_2成分。然而，这种现象已经表明，导致上地幔最低部分的状况（对应于10 GPA），并且在高压下产生的岩浆的组成富含完全相反的MGO组件。这项研究的目的是通过实验阐明与原子水平的显微镜的熔化岩浆熔化模式变化相关的结构变化。使用两个多动力高压发电机进行高温和高压实验：安装在Kek的AR-NE5C光束线上的MAX80，并在BLO4B1梁线上安装在大型同步辐射设施的BLO4B1梁线上的速度1500。使用能量分散法使用白色同步辐射X射线进行了高压中水合岩浆的X射线衍射测量。今年，收集数据，用于在压力范围内具有不同毫克含量的水合硅酸盐熔融融化，最高为14.9 GPa。硅酸盐熔体（FSDP）的X射线衍射强度曲线的第一个峰被认为是一个峰值，反映了由SIO_4四面体组成的网络结构，并且发现它们的峰转移与无水MGSIO_3熔体的峰移相显着差异（Funamori等人，funamori等人，2004年，2004年），以及在2-3周围的差异。这种弯曲意味着在低压区域中突然缩短和高压区域的长距离。为了解释这种水合硅酸盐岩浆的网络结构的压力变化，人们认为在2GPA以下的压力区域中，网络结构被水的影响（SIOH的形成）划分，而FSDP在很大程度上朝着短距离定位。另一方面，随着水变得更加溶解在Mg（OH）的熔体中，并且硅酸盐网络结构开始表现出色，可以认为从大约2-3 GPA发生的长距离转移被认为是优越的。水性质的这种变化可能与在高压条件下产生的富含MGO-Component的岩浆产生机制有着密切的关系，直到现在，这些机制已在高压实验中进行了研究。

项目成果

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专利数量（0）

Melting of enstatite from 13 to 18 GPa under hydrous conditions

顽辉石在含水条件下从 13 GPa 熔化到 18 GPa

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Phys.Earth Planet.Inter. 147
影响因子：
0
作者：
Munehira;Y.;Ohnishi;T.;Kawamoto;S.;Furuya;A.;Shitara;K.;Imamura;M.;Yokota;T.;Takeda;S.i.;Amachi;T.;Matsuo;M.;Kioka;N.and Ueda;K.;A.Yamada
通讯作者：
A.Yamada

High-pressure and high-temperature stability and equation of state of superhydrous phase B

超水B相的高压高温稳定性及状态方程