ＸＡＦＳ法による隕石衝突関連ガラスの局所構造解析

使用 XAFS 方法对与陨石撞击相关的玻璃进行局部结构分析

• 批准号: 16J10062
• 负责人: 鳥羽瀬 翼
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Kumamoto 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 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J10062/
• 关键词: XAFS; 火星隕石; 局所構造解析; 高温浮上実験; ジルコン、ジルコニア; 高温格子定数変化; 隕石溶融ガラス; 天然ガラス; K-T境界層堆積物; D-C境界層堆積物; Ca, Ti, Fe局所構造解析

隕石・テクタイト、などが大気圏突入の際に表面が溶融してできる急冷溶融ガラスの局所構造解析、火星由来隕石ガラス部の局所構造解析、ジルコン、ジルコニアを用いた高温浮上実験を行い、高温における結晶構造の変化を研究した。コンドライト隕石の他に石鉄隕石のOdessa隕石やAllende隕石に加えて、火星の隕石衝突により飛来したとされるshergottite隕石における溶融ガラスのCa, Ti, Fe局所構造を解析した。Ca, Fe, Tiの局所構造解析により、隕石表面の溶融ガラスは元となる隕石の種類によらず共通の局所構造を持ち、大気圏突入時の高温により蒸発した気化成分の気化熱により急冷されてできたことが明らかになった。Zr局所構造解析で衝突時の温度圧力の情報の推定を行い、中心ガラス部はバデレイ石(ZrO2)に似たZr局所構造を持つことが明らかになり、Tissint隕石をもたらした火星隕石衝突がバデレイ石を溶融させるほどの高温・高圧ではなかったということを推測することができた。高温環境の再現実験として、ジルコン、バデレイ石を用いた高温実験を行った。本研究によりガスで試料を浮上させながらレーザーで加熱することでコンタミネーションの影響をほとんど受けずに実験することができる手法を導入した。ジルコニアの高温の構造解析により、正方晶-立方晶の相転移時での体積変化がほとんど起きず、体積は温度上昇と正の相関を持つことが明らかになった。本研究によりジルコニアはP-T図の相境界は正の勾配を持つことを提案した。ジルコンを加熱後、回収した試料を定量分析を行い、ZrO2-SiO2系の相図の2250-2430度の領域における二液混合領域が存在しないことを明らかにできた。ジルコン、ジルコニアの長高温における正確な挙動が明らかになり、レーザー加熱法によるその場観察の有効性を明らかにできた。

我们分析了陨石和玻璃陨石进入大气层时表面熔化形成的淬火熔融玻璃的局部结构，分析了火星陨石玻璃部分的局部结构，并利用锆石进行了高温悬浮实验和氧化锆以研究高温下的结构变化。除了球粒陨石、石铁陨石（例如敖德萨陨石和阿连德陨石）外，我们还分析了谢尔戈特陨石中熔融玻璃中的 Ca、Ti 和 Fe 的局部结构，据说该陨石来自火星上的陨石撞击。对 Ca、Fe 和 Ti 的局部结构分析表明，无论哪种陨石，陨石表面的熔融玻璃都具有共同的局部结构，并且通过因蒸发而蒸发的成分的汽化热而迅速冷却。进入大气层时的高温很明显这是可能的。我们通过Zr局部结构分析估算了撞击时的温度和压力信息，发现中心玻璃部分具有类似于斜锆石（ZrO2）的Zr局部结构，可以推断温度和压力并不高。足以融化石头。我们利用锆石和巴德利石进行高温实验，重现高温环境。在这项研究中，我们引入了一种方法，通过用激光加热样品，同时用气体悬浮样品，可以在几乎不受污染影响的情况下进行实验。高温下氧化锆的结构分析表明，在四方-立方相变过程中几乎没有发生体积变化，并且体积与温度上升呈正相关。本研究提出P-T图中氧化锆的相界具有正斜率。加热锆石后，对回收的样品进行定量分析，发现ZrO2-SiO2相图2250-2430度区域不存在二液混合区域。阐明了锆石和氧化锆在长期高温下的精确行为，并阐明了使用激光加热方法进行原位观察的有效性。

项目成果

Local structures of Ca, Ti, Fe in shergottite fusion glass

镁橄榄石熔融玻璃中 Ca、Ti、Fe 的局部结构

• 发表时间: 2017
• 作者: Tsubasa Tobase; Massimo Nespolo; Akira Yoshiasa; Hidetomo Hongu; Hiroshi Isobe; Maki Okube; Hiroshi Arima;Kazumasa Sugiyama
• 通讯作者: Kazumasa Sugiyama

XAFS study of Ti in K-T boundary clays: possible marker for the meteorite impact

K-T 边界粘土中 Ti 的 XAFS 研究：陨石撞击的可能标志

• 发表时间: 2016
• 作者: Tsubasa Tobase; Nespolo Massimo; Yoshiasa; Akira; Komatsu; Toshifumi; Hiratoko; Tatsuya; Hongu; Hidetomo; Okube; Maki; Arima; Hiroshi; Sugiyama; Kazumasa
• 通讯作者: Kazumasa

Local structures of Ca, Ti and Fe in meteorite fusion crusts

陨石熔壳中 Ca、Ti 和 Fe 的局部结构

• DOI: 10.1088/1742-6596/712/1/012095
• 发表时间: 2016
• 作者: T Tobase; A Yoshiasa; T Hiratoko; H Hongu; H Isobe; A Nakatsuka; H Arima; K Sugiyama
• 通讯作者: K Sugiyama

Temperature dependence of Zr and Ti K-edge XANES spectra for para- and ferro-electric perovskite-type PbZrO3, PbTiO3 and BaTiO3

顺电和铁电钙钛矿型 PbZrO3、PbTiO3 和 BaTiO3 的 Zr 和 Ti K 边 XANES 光谱的温度依赖性

• DOI: 10.1088/1742-6596/712/1/012121
• 发表时间: 2016
• 作者: A Yoshiasa; T Nakatani; T Hiratoko; T Tobase; A Nakatsuka; M Okube; H Arima;K Sugiyama
• 通讯作者: K Sugiyama

Tissint隕石のガラス部コアー表面のZr局所構造解析

Tissint 陨石玻璃核表面 Zr 的局部结构分析

• 发表时间: 2017
• 作者: 鳥羽瀬翼;吉朝朗;ネスポロマッシモ;本宮秀朋;磯部博志;有馬寛;杉山和正
• 通讯作者: 杉山和正