In situ X-ray observations of the decomposition of brucite and the graphite-diamond conversion in aqueous fluid at high pressure and temperature

高温高圧下におけるブルーサイト分解及びHO流体相中での黒鉛-ダイヤモンド変換のその場X線観察

岡田 卓; 内海 渉; 金子 洋*; 山片 正明*; 下村 理

Okada, Taku; Utsumi, Wataru; Kaneko, Hiroshi*; Yamakata, Masaaki*; Shimomura, Osamu

本研究では、マントル流体相候補物質を触媒として用いたダイヤモンド生成過程の高温高圧その場直接観察実験技術をはじめて確立した。ブルーサイト(Mg(OH))と黒鉛を出発物質として、その場放射光X線回折実験を行った。3.6GPa・1050においてブルーサイトはペリクレース(MgO)とHOに分解したが、6.2GPa・1150においてはブルーサイト分解後にペリクレースは生成されなかった。これはHO中のMgO成分溶解量が圧力増加とともに増大していることを示す。HO流体相中での黒鉛-ダイヤモンド変換は、7.7GPa・1835において観察された。さらに、この変換過程のX線回折プロファイル時間依存データが得られた。

An experimental technique to make real-time observations at high pressure and temperature of the diamond forming process in candidate material of mantle fluids as a catalyst has been established for the first time. In situ X-ray diffraction experiments using synchrotron radiation have been performed upon a mixture of brucite (Mg(OH)) and graphite as starting material. Brucite decomposes into periclase (MgO) and HO at 3.6 GPa and 1050C while no periclase is formed after the decomposition of brucite at 6.2 GPa and 1150C, indicating that the solubility of the MgO component in HO greatly increases with increasing pressure. The conversion of graphite to diamond in aqueous fluid has been observed at 7.7 GPa and 1835C. Time-dependent X-ray diffraction profiles for this transformation have been successfully obtained.