長石のルミネッセンスによる天体衝突過程の理解と太陽系形成史の解明

利用长石发光了解天体碰撞过程并阐明太阳系形成历史

基本信息

批准号：
14J04437
负责人：
鹿山雅裕
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

太陽系に存在する惑星や衛星の進化は天体衝突史と密接に関係しており、そのため各種隕石がこれまでに受けた衝撃変成作用を紐解くことは今日の惑星科学において重要なテーマに位置付けられている。天体の衝突過程を明らかにする上で最も重要な要素として衝撃圧力、温度およびそれらの保持時間が挙げられる。しかし現状では、これらを推定する手法は屈折率法および高圧鉱物組み合わせの二つに限られている。また、微小試料に対して非破壊で定量的に圧力を推定する手法は未だ確立されていない。申請者は数μmもの高い空間分解能を有し、特別な試料処理無しで隕石を構成する鉱物に内在する衝撃変成作用由来の構造欠陥を鋭敏に検出できるカソードルミネッセンス（CL）に注目し、新たな圧力・温度計の開発に着手した。対象試料として、月および火星隕石に含まれる長石を選定し、そのCL分光分析から衝撃圧力および圧力保持時間に依存する青色発光を検出するに至った。同様の青色発光は地球に産する長石を対象とした一段式火薬銃およびダイヤモンドアンビルセルによる動的・静的圧縮実験の回収試料においても確認された。得られたスペクトルデータの波形分析から青色発光強度の定量化に至り、圧縮実験の回収試料において強度と圧力および保持時間に正の相関が得られた。この検量線をもとに、各種隕石に含まれる長石から得られた青色発光強度から圧力および保持時間を推定した。得られた値は、先行研究により報告されている圧力と非常に調和的であり、誤差はより少ない。また、今回初めて圧力が比較的低い試料や微小な隕石試料に対しても推定を適用するに至った。また、CL分光像と組み合わせることにより、圧力分布解析が期待される。

太阳系中行星和卫星的演化与天体碰撞的历史密切相关，阐明迄今为止各种陨石所经历的撞击变质作用被定位为当今行星科学的重要主题。阐明天体碰撞过程最重要的因素是冲击压力、温度及其停留时间。然而，目前估算这些的方法仅限于两种方法：折射率法和高压矿物组合法。此外，尚未建立以非破坏性方式定量估计微样品中的压力的方法。申请人专注于阴极发光（CL），它具有数微米的高空间分辨率，无需特殊的样品处理即可灵敏地检测构成陨石的矿物中由冲击变质作用引起的结构缺陷。我们选择月球和火星陨石中含有的长石作为目标样品，通过化学发光光谱，我们能够检测到依赖于冲击压力和保压时间的蓝色发光。使用单级粉末枪和地球上生产的长石的金刚石砧室进行动态和静态压缩实验回收的样品中也证实了类似的蓝色发光。对获得的光谱数据进行波形分析，从而对蓝色发射强度进行量化，并且从压缩实验中恢复的样品中，强度、压力和保留时间之间存在正相关性。基于该校准曲线，根据从各种陨石中含有的长石获得的蓝色发光强度来估计压力和保留时间。得到的值与之前研究报告的压力非常一致，误差较小。这也是该估计首次应用于压力相对较低的样本和小型陨石样本。此外，通过与 CL 光谱图像相结合，有望进行压力分布分析。