中性子回折実験によるローソナイトの高圧下相転移の観察

A Neutron diffraction study of phase transition in lawsonite at high pressure

佐野 亜沙美   ; 永井 隆哉*; 飯塚 理子*; 瀬戸 雄介*; 栗林 貴弘*; 服部 高典   

Sano, Asami; Nagai, Takaya*; Iizuka, Riko*; Seto, Yusuke*; Kuribayashi, Takahiro*; Hattori, Takanori

ローソナイトは天然の変成岩中に認められ、11.5wt.%もの水を構造中に保持するため、沈み込むスラブ中において主要な水のキャリアーと考えられている。またOH基だけでなく水分子を構造中に持つ、数少ない高圧含水鉱物のひとつでもある。過去の常圧、低温での単結晶X線回折実験、中性子回折実験では低温において、対称性の低下を伴う2つの相転移が報告されている。密度の低下する低温下の振る舞いはしばしば圧力の影響と同等であるとされ、高圧下で同様の相転移が起きる可能性が指摘されている。本研究ではこの相転移の有無、そしてその高圧相の構造を調べることを目的として高圧下中性子回折実験を行った。試料には天然のローソナイトを用い、電気炉中に、重水を通した窒素を流す置換法により重水素化した。高温高圧実験はPLANET設置の6軸プレスを、静水圧性を確保した常温高圧実験はパリ-エジンバラプレスを用いて行った。加圧に伴い、1.83付近に新たな反射が現れるのが確認され、高圧下で相転移が起きていることを示唆する結果が得られた。

Lawsonite is a hydrous mineral which is considered as a main carrier of hydrogen in the subtucting slab. Previous single crystal X-ray diffraction and neutron diffraction studies indicate that there exist two phase transitions at low temperature. A property of low temperature is sometimes considered to be equivalent to the behavior at high pressure, and some studies pointed out the possibility of transition at high pressure. To investigate the pressure response of hydrogen bond and phase transition in lawsonite, neutron diffraction experiment was conducted. High pressure and high temperature neutron diffraction experiment was conducted by 6-ram press at J-PARC MLF. Using 6-6 type anvil with TEL size of 10 mm, neutron diffraction pattern was corrected up to 6 GPa and 800C. In addition, hydrostatic experiment at ambient pressure was conducted using Paris-Edinburgh press. New peak was observed at 1.83 that indicates phase transition at high pressure.