地球深部に沈み込む炭酸塩鉱物の分解反応

碳酸盐矿物沉入地球深处的分解反应

• 批准号: 07J02720
• 负责人: 瀬戸 雄介
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kobe University (2008)Hokkaido University (2007)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J02720/
• 关键词: 炭酸塩; ダイアモンドアンビルセル; 高温高圧; ダイアモンド; 放射光X線回折; 透過電子顕微鏡; カルサイト; マグネサイト

炭酸塩鉱物がどのような相転移・分解反応をおこすのか明らかにするため、高温高圧再現実験を行った。本年次では特に二酸化炭素単体が地球内部の温度圧力条件でどのような構造を安定化するかについて調べた。高圧発生には、ダイアモンドアンビルセルを用い、ガスケットにはReを使用した。CO_2試料は液体窒素温度でDAC全体を冷やしながら固体ドライアイスの状態で封入した。CO_2レーザーおよびYAGレーザーを用いて加熱実験をおこなった。高圧状態の試料のX線回折実験はSPring-8のBL10XUでおこなった。発生圧力と温度はそれぞれダイアモンドのラマンシフト量と幅射スペクトルから決定した。実験条件は30-60GPa,1500-3000Kである。CO_2-V相とよばれる高圧化で安定な結晶構造は常温下ではどの圧力でも出現しないが、約1500K以上で加熱した試料では40GPa以上で出現した。しかしながらV相の回折プロファイルは報告されていた結果と大きく異なっていた。これまで理論的に予測されている構造との比較を行ったところ、β-cristobalite構造が今回の回折強度比ともっともよく一致することが分かった。50GPにおけるこの構造は、空間群I-42d,格子定数a=3.584(2)Å,c=5.908(7)Åで密度は3.851g/cm^3であった。また、このV相はレーザー光の波長を1/2に変換する、波長変換結晶(非線形光学結晶)としての性質をもつことが分かった。さらに減圧後の回収試料の解析から、高温条件下では断熱材として用いたAl_2O_3やNaClなどと反応して炭酸塩化合物を形成することが分かった。

为了阐明碳酸盐矿物质的相变和分解反应的类型，我们进行了高温和高压繁殖实验。今年，我们特别研究了在地球内部温度和压力条件下，仅二氧化碳碳固定在哪种结构中。钻石砧细胞用于产生高压，并将RE用于垫圈。将CO_2样品密封在固体干冰中，同时在液氮温度下冷却整个DAC。使用CO_2激光器和YAG激光器进行加热实验。使用Spring-8的BL10XU对高压样品进行了X射线衍射实验。由拉曼移位的量和钻石的广泛辐射光谱确定产生的压力和温度。实验条件为30-60GPA，1500-3000K。高压，稳定的晶体结构称为CO_2-V相，在室温下没有出现在任何压力下，而是在大约1500K或更高的样品中出现，它出现在40GPA或更多时。但是，V相的衍射谱与报告的结果显着不同。与现在的理论上预测的结构的比较已被发现是与当前衍射强度比的最佳一致性的β-货石结构。 50GP的该结构是空间I-42D，晶格常数A = 3.584（2）Å，C = 5.908（7）Å，密度为3.851g/cm^3。还发现该V相具有将激光束的波长转换为1/2的波长转换晶体（非线性光学晶体）的性质。此外，对减压后回收样品的分析表明，在高温条件下，通过与Al_2O_3和NaCl反应形成碳酸盐化合物，这些化合物用作绝缘材料。

项目成果

Fate of carbonates within oceanic plate subducted to the lower mantle

• DOI: 10.2465/gkk.151215a
• 发表时间: 2016
• 期刊: Japanese Magazine of Mineralogical and Petrological Sciences
• 作者: Y. Seto

Acfer 094中の17, 18Oに富む物質"COS"の鉱物相・化学組成・微細組織

Acfer 094 中富含 17, 18O 物质“COS”的矿物相、化学成分和显微结构

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Inagaki;M. Tsubota;K. Higashiyama;K. Ichimura;S. Tanda;K. Yamamoto;N. Hanasaki;N. Ikeda;Y. Nogami;T. Ito;H. Toyokawa;M.Tsubota;M.Tsubota;Masakatsu Tsubota;坪田 雅功;M.Ezawa;M.Ezawa;M.Ezawa;M.Ezawa;瀬戸雄介;瀬戸雄介;瀬戸雄介;瀬戸雄介
• 通讯作者: 瀬戸雄介

高圧下における炭酸塩分解反応

高压下碳酸盐分解反应

• 发表时间: 2007
• 作者: K. Inagaki;M. Tsubota;K. Higashiyama;K. Ichimura;S. Tanda;K. Yamamoto;N. Hanasaki;N. Ikeda;Y. Nogami;T. Ito;H. Toyokawa;M.Tsubota;M.Tsubota;Masakatsu Tsubota;坪田 雅功;M.Ezawa;M.Ezawa;M.Ezawa;M.Ezawa;瀬戸雄介;瀬戸雄介;瀬戸雄介;瀬戸雄介;瀬戸雄介;瀬戸雄介
• 通讯作者: 瀬戸雄介

Fate of carbonates within oceanic plate subducted to the lower mantle and a possible mechanism of diamond formation

俯冲到下地幔的大洋板块内碳酸盐的命运和钻石形成的可能机制

• 发表时间: 2008
• 期刊: Physics and Chemistry of Minerals doi : 10.1007
• 作者: Seto Y.;Hamane D.;Nagai T.;Fujino K.
• 通讯作者: Fujino K.

固相CO2-Vの結晶構造について

关于固相CO2-V的晶体结构

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Inagaki;M. Tsubota;K. Higashiyama;K. Ichimura;S. Tanda;K. Yamamoto;N. Hanasaki;N. Ikeda;Y. Nogami;T. Ito;H. Toyokawa;M.Tsubota;M.Tsubota;Masakatsu Tsubota;坪田 雅功;M.Ezawa;M.Ezawa;M.Ezawa;M.Ezawa;瀬戸雄介;瀬戸雄介;瀬戸雄介
• 通讯作者: 瀬戸雄介