放射光Ｘ線高圧下その場観測と局所微量分析による核－マントル間軽元素分配の決定

高压原位同步辐射X射线观测及局部痕量分析确定地核与地幔间轻元素分布

基本信息

批准号：
18J00966
负责人：
桑原秀治
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は昨年度行った圧力4－12GPaの範囲における金属鉄－ケイ酸塩液相間の炭素分配実験に関する結果を論文にまとめ、アメリカ地球物理学会刊行の学術誌であるGeophysical Research Lettersに投稿し、掲載された。また、昨年度の実験で使用した窒化ホウ素が試料と実験中に反応してしまう点を改善すべく、カプセル材の選定を行い、SiO2ガラスカプセルを使用することにした。実験は圧力2GPa、温度1650℃に固定し、グラファイトカプセルとSiO2カプセルを用い、鉄－ケイ酸塩液相間の炭素分配に試料中の炭素濃度が与える影響を調べた。また、実験回収試料中の炭素の分子種やケイ酸塩の構造に制約を加えるため、新たにラマン分光分析を行った。実験回収試料の炭素の定量には昨年度と同じく金属鉄は電子線プローブマイクロアナライザを用いて、ケイ酸塩中の炭素は二次イオン質量分析装置をそれぞれ用いた。その結果、グラファイトカプセルを用いた炭素が飽和した系で行った実験で得られた金属鉄－ケイ酸塩間の炭素の分配係数はSiO2カプセルを用いた炭素不飽和な系よりも数倍ことがわかり、窒化ホウ素カプセルを使用した昨年度の実験結果が正しいことを再度確認した。また、ラマン分光分析の結果、金属鉄と共存下にあるケイ酸塩では炭素は主にCH結合種とアモルファス炭素として存在することが明らかとなった。さらに、ケイ酸塩ガラスの構造解析からケイ酸塩に分配される炭素の量と非架橋構造酸素原子の割合との間に正の相関が見られ、核－マントル分化時においてマグマオーシャンの化学組成がマントルに分配される炭素量を制御するうえで本質的に重要であることが示唆された。この結果は現在論文にまとめ、国際学術誌に投稿準備中である。

今年，我们将去年进行的4～12 GPa压力范围内金属铁与硅酸盐液相碳分布实验的结果总结成一篇论文，提交给美国地球物理学会出版的学术期刊《Geophysical Research Letters》社会，并发表了它。另外，为了改善去年实验中使用的氮化硼在实验过程中与样品发生反应的问题，我们在胶囊材料的选择上决定使用SiO2玻璃胶囊。实验中固定压力为2GPa，温度固定为1650℃，利用石墨胶囊和SiO2胶囊研究了样品中碳浓度对硅酸铁液相间碳分布的影响。此外，还进行了新的拉曼光谱分析，以对实验回收的样品中的碳分子种类和硅酸盐结构进行限制。为了量化实验收集的样品中的碳，我们使用电子束探针显微分析仪检测金属铁，并使用二次离子质谱仪检测硅酸盐中的碳，就像我们去年所做的那样。结果，在使用石墨胶囊的碳饱和体系中进行的实验中获得的金属铁和硅酸盐之间的碳分配系数是使用SiO2胶囊的碳不饱和体系中的数倍好吧，我再次证实了去年的实验。使用氮化硼胶囊的结果是正确的。此外，拉曼光谱表明，碳主要以CH键形式和无定形碳存在于与金属铁共存的硅酸盐中。此外，硅酸盐玻璃的结构分析表明，分布在硅酸盐中的碳量与非桥接氧原子的比例以及核幔分异过程中岩浆海的化学成分之间存在正相关关系。对于控制分配到地幔的碳量至关重要。目前，研究结果正在总结成一篇论文，并准备提交给国际学术期刊。

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）

The Effects of Carbon Concentration and Silicate Composition on the Metal‐Silicate Partitioning of Carbon in a Shallow Magma Ocean

浅层岩浆海中碳浓度和硅酸盐成分对碳金属硅酸盐分配的影响

DOI：
10.1029/2019gl084254
发表时间：
2019
期刊：
Geophysical Research Letters
影响因子：
5.2
作者：
Kuwahara H.;Itoh S.;Nakada R.;Irifune T.
通讯作者：
Irifune T.

Simultaneous determination of melting phase relations of mantle peridotite and mid-ocean ridge basalt at the uppermost lower mantle conditions

同时测定最上层下地幔条件下地幔橄榄岩和大洋中脊玄武岩的熔融相关系

DOI：
10.1016/j.pepi.2018.08.012
发表时间：
2018
期刊：
Physics of the Earth and Planetary Interiors
影响因子：
2.3
作者：
Kuwahara Hideharu;Nomura Ryuichi;Nakada Ryoichi;Irifune Tetsuo
通讯作者：
Irifune Tetsuo

高圧下における鉄－ケイ酸塩液相間の炭素分配係数の再評価と地球内部の炭素分布への制約

高压下铁与硅酸盐液相之间碳分配系数的重新评估及对地球内部碳分布的约束

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
桑原秀治;伊藤正一;中田亮一;入舩徹男
通讯作者：
入舩徹男

Fluorine and chlorine fractionation during magma ocean crystallization: Constraints on the origin of the non-chondritic F/Cl ratio of the Earth

岩浆海洋结晶过程中的氟和氯分馏：对地球非球粒状 F/Cl 比值起源的限制

DOI：
10.1016/j.epsl.2019.05.041
发表时间：
2019
期刊：
Earth and Planetary Science Letters
影响因子：
5.3
作者：
Kuwahara Hideharu;Kagoshima Takanori;Nakada Ryoichi;Ogawa Nobuhiro;Yamaguchi Asuka;Sano Yuji;Irifune Tetsuo
通讯作者：
Irifune Tetsuo

Metal-silicate partitioning of carbon in a shallow magma ocean: Implications for the distribution of carbon in the Earth during the core formation

浅层岩浆海洋中碳的金属硅酸盐分配：对地核形成过程中地球碳分布的影响