Neutron diffraction studies on hydrous and nominally anhydrous minerals

含水鉱物とNAMsにおける中性子回折実験

佐野 亜沙美   ; 小松 一生*; 栗林 貴弘*; 八木 健彦*; 大谷 栄治*

Sano, Asami; Komatsu, Kazuki*; Kuribayashi, Takahiro*; Yagi, Takehiko*; Otani, Eiji*

現在J-PARCのMLF内には高温高圧実験をターゲットとしたビームラインが建設され、コミッショニングを迎えようとしている。本発表では二つの実験例を通じて、高圧地球科学分野における中性子実験の新たなツールとしての可能性を示す。(1)鉱物中の水を見る:中性子実験の強みとして、X線では決められない水素(重水素)の位置を決定できることがあげられる。名目上の無水鉱物であるワズレアイト中に取り込まれたごくわずかな水素の位置を初めて決定した例を紹介する。(2)同位体を区別する:地球科学において同位体は岩石や鉱物の起源を議論するうえでの指標となるため重要である。中性子の散乱長は同位体により異なるため、同位体によるふるまいの違いを調べることができる。含水鉱物-AlOOHにおける高圧実験では同じ酸素間距離であっても水素結合距離の圧力応答に違いがあることが明らかになった。

New neutron diffraction beamline for high pressure experiment is under construction at MLF, J-PARC and will be available soon. In this paper, I will present examples of neutron diffraction studies on hydrous and nominally anhydrous minerals to show a potential utility of neutron diffraction in the investigation of high pressure mineral physics. (1) Emboss hydrogen in mineral; Neutron scattering length of hydrogen (deuterium) is sufficient compared to the main constituent of minerals, thus neutron diffraction is a powerful tool to investigate the hydrogen in minerals. I will present the result of neutron diffraction study on nominally anhydrous mineral of wadsleyite. (2) Distinguish Isotopes; Another characteristic property of neutron scattering is an ability to distinguish isotopes. Neutron diffraction on -AlOOH and -AlOOD shows the strong isotope effects on the geometry of hydrogen bond.