Neutron diffraction measurements of the structure of an orthosilicate glass: MgSiO

中性子回折によるオルトケイ酸塩ガラスの構造

Weber, J. K. R.*; Tangeman, J. A.*; Key, T. S.*; Loong, C.-K.*; 竹内 謙*; 鈴谷 賢太郎

Weber, J. K. R.*; Tangeman, J. A.*; Key, T. S.*; Loong, C.-K.*; Takeuchi, Ken*; Suzuya, Kentaro

かんらん石(Forsterite, MgSiO)は、地球のマントル上部の主要構成物質であるので、結晶及び同組成の融体の物性を構造的に理解することは地球科学において大変重要である。しかし、かんらん石の融点は非常に高温であるため、融体の構造及び物性を調べることは大変困難である。そこで、融体のアナロジーとして、かんらん石組成のガラス物質を作製し、その構造及び物性を十分に理解することは、地球科学的に大変意義あることと思われる。しかし、かんらん石はオルトケイ酸塩であるため、通常はガラスになりにくい組成である。そこで、われわれは、溶解容器を使用しないArガス浮上COガスレーザー溶融法によって、通常の方法ではガラスを作ることが困難なかんらん石組成のガラスを作成し、パルス中性子回折によってその短距離構造を調べた。その結果、このガラスの構造は、レギュラーなMgO八面体からなる結晶(かんらん石)構造とは大きく異なっており、歪んだMgO (n=3-6)が頂点、稜共有で繋がった特異なネットワーク構造を持つことがわかった

The structure of olivine-composition glasses is of considerable interest in both geology and glass-science. Olivine is one of the most common minerals in the Earth's upper mantle, and properties of olivine-rich melts are relevant to a variety of petrologic problems. Despite their prevalence and novelty, such glasses has not been studied thoroughly due to difficulties associated with their synthesis. Recently, Weber et al successfully prepared bulk olivine glass with the forsterite-composition MgSiO using a containerless technique and initiated a neutron-diffraction investigation of the short-range structure of the glass. In this study, we present a result of the pulsed neutron diffraction experiment on the forsterite-composition glass. The neutron diffraction analysis suggests that highly distorted MgO polyhedra are the major networking structural units in the forsterite-composition glass.