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。

在这项研究中，为了阐明地幔动态，我们旨在系统地了解使用晶体化学原理引起的水引起的物理特性的变化，我们试图确定矿物质中的氢位置，主要是高压实验，并将设备提高到将来的发育中的低温和高压。由于通常已经确定了在室温下进行高压原位实验的方法，今年我们试图在极低的温度下观察无水矿物质中的氢IR。通常，可以预期，通过将物体的温度降低到非常低的温度（高达10 K）并测量红外光谱，原子的热振动将减弱，并且宽带宽带将变性，从而导致鲜明的带。随着托库希马大学诺古奇·纳基（Noguchi Naoki）的助理教授的合作，通过在浸泡在水中的多晶Fo和EN上进行了高压实验，在8 K的极低温度下测量了IR光谱。不幸的是，与室温下的光谱相比，该测量中未观察到明显的变化。但是，近年来，Geiger和Rossman（2019）报告了对80 K处石榴石的IR光谱的观察，据报道，在室温下，在低温下，室温下的宽带分为两个锋利的带。尽管有些矿物可能会发生变化，而有些矿物可能不会改变，但预计它们将来可以在将来确定变成锋利带的矿物质的氢定位方面。因此，尽管目前正在开发中，但在冈山大学行星材料研究所正在改进微型IR设备，目的是在低温约为80 k的低温下进行高压的原位测量。为了达到低温，可以假设通过通过热传导通过使用液体氮来冷却整个DAC。但是，为了通过导热率实现冷却，需要大约10-4 pa的真空水平，并且发现当前的真空水平不足，目前正在进行试验和错误，包括更换真空泵。

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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