高温高圧下における鉄‐硫黄系の相関係と鉄‐硫黄合金と珪酸塩間のカリウム分配

高温高压下铁硫体系的相关系及铁硫合金与硅酸盐之间的钾分布

基本信息

批准号：
08J06060
负责人：
鎌田誠司
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

地球の核は,主に鉄からできていると考えられている.しかし,地震波速度から推定された地球核の密度は地球核相当の温度圧力条件での純粋な鉄の密度と比べ小さい.そのため地球核には軽元素が含まれていると考えられている.なかでも硫黄は始原的な隕石と比較したときに地球マントル中で欠乏していることから軽元素の候補として有力視されている.さらに地球核中の熱量に関する研究から放射性元素の存在が示唆された.とくにカリウムは地球マントル中に始原的な隕石と比べ欠乏しているため核中の放射性元素の有力な候補である.したがって,地球核中の軽元素を明らかにするために鉄-硫黄系の高温高圧下での研究が重要であり,鉄-軽元素系合金中に放射性元素が溶解する量を明らかにすることは重要である.鉄-硫黄系の高温高圧下での安定相を調べるために,放射光施設(SPring-8)においてその場観察実験を行った.圧力条件は30～220GPaまでであり,温度条件は1300～3500Kまでの範囲で粉末X線回折実験を行った.その結果,地球外核中までFeとFe_3Sが安定に共存することがわかった.また,地球核の温度を推定するためには鉄-硫黄系における融点を明らかにすることが重要である.そのためX線を用いた融解判定実験を試みた.圧力条件はおよそ30～180GPaという範囲で行った.温度1300～3500Kまでの範囲で行った.外核相当の圧力条件である180GPaまでの条件下で融解判定に成功した.熱源に関する研究であるカリウム分配については,50GPaまでの結果を投稿準備中である.また,地震波観測との比較を行なうため,非弾性X線散乱法を用いてFe_3Sの音速測定を行なった.

地球的核被认为主要是由铁制成的。但是，根据地震波速度估计的地球核的密度小于在温度和压力条件下等于地球核的纯铁的密度。因此，人们认为地球的核包含光元。与原始的陨石相比，其中硫在地球的地幔中缺乏，使其成为光元素的有前途的候选人。此外，对地球核中热量值的研究表明存在放射性元件。特别是，与原始陨石相比，钾在地球的地幔中缺乏，使其成为核中放射性元素的有前途的候选者。因此，重要的是在高温和高压下研究铁硫系统以阐明地球核中的光元素，并且重要的是阐明溶解在铁灯元素合金中的放射性元件的量。为了在高温和高压下研究铁硫系统的稳定阶段，我们应用了同步加速器辐射以在高温和高压下研究铁硫系统的稳定相。原位观察实验在春季8进行。压力条件为30至220 GPA，温度条件为1300至3500K。结果表明，Fe和Fe_3s在外星核中稳定共存。此外，重要的是要阐明铁硫系统中的熔点以估计地球核的温度。因此，使用X射线进行X射线熔化实验。压力条件约为30至180 GPA。温度为1300至3500 k。在180 GPA的条件下成功确定了熔化，这是与外芯相等的压力条件。目前正在准备发布有关热源的研究的钾分布的结果。另外，为了将其与地震波观测进行比较，使用非弹性X射线散射测量了FE_3S的声音速度。