鉱物中の水素位置で読み解くマントルダイナミクス：鉱物物性の結晶化学的理解に向けて

基于矿物中氢位置解读地幔动力学：对矿物性质的晶体化学理解

基本信息

批准号：
16J05854
负责人：
櫻井萌
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J05854/
关键词：
無水鉱物 FT-IR 高圧その場IR実験上部マントル水素配置 FTIR 水素位置

项目摘要

本研究では、マントルダイナミクスの解明に向け、水に起因した物性変化を結晶化学原理により体系的に理解することを目的とし、高圧実験を主とした鉱物中の水素位置の決定および、今後の発展として、低温高圧その場IRへの装置の改良を試みた。常温における高圧その場IR実験の手法がおおむね確立したため、本年度は極低温下における無水鉱物中の水素のIR観察を試みた。一般に、物体の温度を極低温（～10 K）まで下げIRスペクトルを測定することで、原子の熱振動が弱まり、ブロードなIRバンドは縮退し、シャープなバンドとなることが期待される。徳島大学野口直樹助教の協力の下、高圧実験により水を含ませたFoとEnの多結晶体を、8 Kという極低温下でIRスペクトルの測定を行った。本測定においては、残念ながら常温下のスペクトルと比べ大きな変化は見られなかった。しかしながら、近年Geiger and Rossman (2019)　においてガーネットの80 KでのIRスペクトルの観察が報告されており、こちらでは常温下で1つのブロードなバンドだったものが、低温下では2つのシャープなバンドに分離していく様子が報告されている。鉱物によって変化が見られるものと見られないものがあるようであるが、シャープなバンドへと変化する鉱物に関しては今後水素位置決定の大きな助けとなることが期待される。そのため、現在開発途上ではあるものの、80 K程度の低温下での高圧その場IR測定を行うことを目的とし、岡山大学惑星物質研究所に設置された顕微真空IR装置の改良を行っている。低温の実現には、液体窒素を用いて熱伝導によりDACごと冷却することを想定している。しかしながら、熱伝導で冷却を実現するためには、10-4 Pa程度の真空度が必要で、現状の真空度では不十分であることが判明し、真空ポンプの取替えを含め、現在試行錯誤を加えている段階である。

在本研究中，我们旨在利用晶体化学原理系统地了解水引起的物理性质的变化，以阐明地幔动力学，从而尝试改进低温高压原位红外设备。由于室温高压原位红外实验方法已基本建立，今年我们尝试了极低温下无水矿物中氢的红外观测。一般来说，通过将物体的温度降低到极低的温度（~10 K）并测量其红外光谱，预计原子的热振动会减弱，宽红外谱带将退化，谱带将变得更锐利。我们与德岛大学野口直树助理教授合作，在8 K极低温的高压实验中测量了含水多晶Fo和En的红外光谱。不幸的是，在这次测量中，与室温下的光谱相比，没有观察到显着的变化。然而，近年来，Geiger和Rossman（2019）报道了石榴石在80 K下的红外光谱观察，结果表明，室温下的一个宽谱带在低温下变成了两个尖锐的谱带。分离。似乎根据矿物的不同，可以观察到一些变化，而另一些则不然，但是变成尖锐带状的矿物预计将对未来确定氢的位置有很大帮助。因此，虽然目前还处于开发阶段，但我们正在改进冈山大学行星材料研究所安装的显微真空红外装置，目标是在低至80 K的温度下进行高压原位红外测量。为了实现低温，我们计划使用液氮通过热传导来冷却整个 DAC。但要实现热传导冷却，需要10-4Pa左右的真空度，而且发现目前的真空度是不够的，目前我们正在不断摸索，包括更换我们正在添加更多真空泵。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Pressure effect on IR spectra of anhydrous minerals

压力对无水矿物红外光谱的影响

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Nishida;A. Suzuki;H. Terasaki;Y. Shibazaki;Y. Higo;S. Kuwabara;Y. Shimoyama;M. Sakurai; M. Ushioda;E. Takahashi;T. Kikegawa;D. Wakabayashi;and N. Funamori;櫻井萌・辻野典秀
通讯作者：
櫻井萌・辻野典秀

High-pressure generation in the Kawai-type multianvil apparatus equipped with tungsten-carbide anvils and sintered-diamond anvils, and X-ray observation on CaSnO3 and (Mg,Fe)SiO3

DOI：
10.1016/j.crte.2018.07.004
发表时间：
2019-02
期刊：
Comptes Rendus Geoscience
影响因子：
1.4
作者：
D. Yamazaki;E. Ito;T. Yoshino;N. Tsujino;A. Yoneda;H. Gomi;Jaseem Vazhakuttiyakam;M. Sakurai;Youyue Zhang;Y. Higo;Y. Tange
通讯作者：
D. Yamazaki;E. Ito;T. Yoshino;N. Tsujino;A. Yoneda;H. Gomi;Jaseem Vazhakuttiyakam;M. Sakurai;Youyue Zhang;Y. Higo;Y. Tange

TEM observation in the samples of high-pressure in-situ IR experiments

高压原位红外实验样品中的 TEM 观察

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Nishida;A. Suzuki;H. Terasaki;Y. Shibazaki;Y. Higo;S. Kuwabara;Y. Shimoyama;M. Sakurai; M. Ushioda;E. Takahashi;T. Kikegawa;D. Wakabayashi;and N. Funamori;櫻井萌・辻野典秀;櫻井萌・辻野典秀・大藤弘明
通讯作者：
櫻井萌・辻野典秀・大藤弘明

Phase transition of wadsleyite-ringwoodite in the system Mg2SiO4-Fe2SiO4

Mg2SiO4-Fe2SiO4体系中硅锰矿-尖伍德石的相变

DOI：
10.2138/am-2019-6823
发表时间：
2019
期刊：
American Mineralogists
影响因子：
0
作者：
N. Tsujino;T. Yoshino;D. Yamazaki;M. Sakurai;W. Sun;F. Xu;Y. Tange;Y. Higo
通讯作者：
Y. Higo

In-situ IR high pressure experiment on hydrous forsterite

含水镁橄榄石原位红外高压实验

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Nishida;A. Suzuki;H. Terasaki;Y. Shibazaki;Y. Higo;S. Kuwabara;Y. Shimoyama;M. Sakurai; M. Ushioda;E. Takahashi;T. Kikegawa;D. Wakabayashi;and N. Funamori;櫻井萌・辻野典秀;櫻井萌・辻野典秀・大藤弘明;櫻井萌・辻野典秀;櫻井萌・辻野典秀・舘野繁彦・鈴木敏弘・芳野極・河村雄行・高橋栄一
通讯作者：
櫻井萌・辻野典秀・舘野繁彦・鈴木敏弘・芳野極・河村雄行・高橋栄一

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