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論文

X-ray and neutron study on the structure of hydrous SiO$$_{2}$$ glass up to 10 GPa

浦川 啓*; 井上 徹*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 小原 真司*; 若林 大佑*; 佐藤 友子*; 船守 展正*; 舟越 賢一*

Minerals (Internet), 10(1), p.84_1 - 84_13, 2020/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:72.56(Geochemistry & Geophysics)

含水SiO$$_{2}$$ガラスの構造は、酸化物ガラスやマグマの物理化学的性質に対する水の影響を調べるために基礎的な情報である。D$$_{2}$$Oを13重量%濃度含む含水SiO$$_{2}$$ガラスを、高温高圧下で合成し、その構造を小角X線散乱、X線回折、中性子回折により、室温10GPaまでの範囲で調べた。この含水ガラスはSiO$$_{2}$$が卓越した主成分とD$$_{2}$$Oが卓越した少量の成分に相分離していることが分かった。またその中距離構造は、含水化でSi-OH水酸基ができたことによりSiO$$_{4}$$連結が壊れ、無水のガラスより縮んでいた。その一方で、高圧下での挙動に違いは見られなかった。また、多くのD$$_{2}$$O分子は、小さな領域にかたまっており、その主成分であるSiO$$_{2}$$ガラス相へは侵入していないと思われる。

論文

Ponded melt at the boundary between the lithosphere and asthenosphere

坂巻 竜也*; 鈴木 昭夫*; 大谷 栄治*; 寺崎 英紀*; 浦川 啓*; 片山 芳則; 舟越 賢一*; Wang, Y.*; Hernlund, J. W.*; Ballmer, M. D.*

Nature Geoscience, 6(12), p.1041 - 1044, 2013/12

 被引用回数:107 パーセンタイル:97.17(Geosciences, Multidisciplinary)

地球の硬いリソスフェアとその下の柔らかいアセノスフェアの境界は地震学的な不連続で特徴づけられている。地震波の速度の減少と吸収の増加は部分的な融解によるものと考えられている。我々は玄武岩マグマの密度、粘性と構造を高温高圧その場観察X線実験で、圧力5.5GPaまで測定した。マグマの密度は、加圧に伴い急激に増加するとともに、4GPaで粘性の極小を示すことが明らかになった。液体と固体の密度の差と、マグマの粘性で決まるマグマの易動度は、アセノスフェア中の深さ120-150kmに対応する圧力でピークを持つ。アセノスフェアを上昇するマグマの易動度が減少することは、80-100kmのリソスフェアとアセノスフェアの境界に融体が溜まることを示唆する。リソスフェアとアセノスフェアの協会での地震学的な不連続はこのマグマの滞留と関係があることが結論された。

論文

Density measurement of liquid FeS at high pressures using synchrotron X-ray absorption

西田 圭佑*; 大谷 栄治*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 坂巻 竜也*; 寺崎 英紀*; 片山 芳則

American Mineralogist, 96(5-6), p.864 - 868, 2011/05

 被引用回数:29 パーセンタイル:72.72(Geochemistry & Geophysics)

X線吸収法を用いて液体硫化鉄(FeS)の密度が圧力3.8GPa,温度1800Kまで測定された。液体FeSの圧縮曲線はVinetの状態方程式を使うことでフィットすることが可能であった。非線形最小二乗法を用いることによって、等温体積圧縮率とその圧力微分が決定された。液体FeSは鉄が多いFe-S液体よりも圧縮されやすかった。

論文

Density of carbonated peridotite magma at high pressure using an X-ray absorption method

坂巻 竜也*; 大谷 栄治*; 浦川 啓*; 寺崎 英紀*; 片山 芳則

American Mineralogist, 96(4), p.553 - 557, 2011/04

 被引用回数:28 パーセンタイル:70.17(Geochemistry & Geophysics)

X線吸収法によって炭酸塩ペリドタイトマグマの密度が3.8GPa, 2100Kまで測定された。炭酸塩ペリドタイトマグマの体積弾性率は含水ペリドタイトマグマのそれよりも大きい。高温高圧条件下のマグマのCO$$_{2}$$の部分モル体積が計算された。われわれの結果は、CO$$_{2}$$の部分モル体積はH$$_{2}$$Oのそれよりも圧縮されにくいことを示している。すなわち、同じモル数であれば、H$$_{2}$$Oに比べCO$$_{2}$$のほうがより効果的にペリドタイトマグマの密度を高圧下で下げることを示唆している。

論文

Density of high-Ti basalt magma at high pressure and origin of heterogeneities in the lunar mantle

坂巻 竜也*; 大谷 栄治*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 片山 芳則; Zhao, D.*

Earth and Planetary Science Letters, 299(3-4), p.285 - 289, 2010/11

 被引用回数:23 パーセンタイル:56.93(Geochemistry & Geophysics)

月の海のガラスの中で最もTiO$$_{2}$$に富んでいるApollo 14 balck glassの組成の融体の密度を4.8GPa, 2100KまでX線吸収法を用いて測定した。圧力-密度-温度のデータを高温Birch-Murnaghan状態方程式でフィットすることによって、等温体積弾性率,その圧力微分,体積弾性率の温度微分を求めた。この結果が月のマントルの不均一性に対して持つ意味を議論した。

論文

Density of dry peridotite magma at high pressure using an X-ray absorption method

坂巻 竜也*; 大谷 栄治*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 片山 芳則

American Mineralogist, 95(1), p.144 - 147, 2010/01

 被引用回数:31 パーセンタイル:69.91(Geochemistry & Geophysics)

X線吸収法を用いて、ペリドタイトマグマの密度を2.5GPa, 2300Kまで測定した。この方法によって、ペリドタイト融体の密度を7つの異なった条件で測定することができ、密度の温度圧力依存性が明らかになった。圧力-密度-温度のデータを高温Birch-Murnagan状態方程式にフィットすることによって、2100Kでの等温体積弾性率$$K_{T0}=24.0pm1.3$$GPa,その圧力微分,$$K'_{0}=7.3pm 0.8$$,体積弾性率の温度微分$$(delta K_{T}/delta T)_{P}=-0.0027pm0.0017$$GPa/Kが得られた。玄武岩融体に比べ、ペリドタイト融体が大きな体積弾性率とその圧力微分を持つことは、これまでの浮沈法による実験結果と調和的である。

論文

Measurement of hydrous peridotite magma density at high pressure using the X-ray absorption method

坂巻 竜也*; 大谷 栄治*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 片山 芳則

Earth and Planetary Science Letters, 287(3-4), p.293 - 297, 2009/10

 被引用回数:47 パーセンタイル:77.4(Geochemistry & Geophysics)

5重量%の水を含んだ含水ペリドタイトマグマの密度を圧力,温度、それぞれ4.3GPa及び2073Kまで、X線吸収法によって測定した。圧力-密度-温度のデータを高温Birch-Murnagan状態方程式にフィットしたところ、1773Kでの等温体積弾性率$$K_{T}=8.8pm1.9$$GPa、その圧力微分$$K'=9.9pm3.6$$体積弾性率の温度微分$$(delta K_{T}/delta T)_{P}=-0.0022pm0.0015$$GPa/Kが得られた。水を含まないペリドタイトマグマに比べて含水ペリドタイトマグマの体積弾性率が小さいことは、ケイ酸塩融体よりも圧縮されやすい水の効果を反映している。

論文

Viscosity and density measurements of melts and glasses at high pressure and temperature by using the multi-anvil apparatus and synchrotron X-ray radiation

大谷 栄治*; 鈴木 昭夫*; 安藤 良太*; 浦川 啓*; 舟越 賢一*; 片山 芳則

Advances in High-Pressure Technology for Geophysical Applications, p.195 - 209, 2005/09

本論文は第3世代放射光SPring-8でのX線ラジオグラフィーと吸収法による高温高圧での珪酸塩融体とガラスの粘性及び密度測定技術についてまとめたものである。X線ラジオグラフィーその場観察による落下球法は、珪酸塩融体の粘性を高温下で6GPaを超える圧力まで測定することを可能にした。われわれは粘性測定の実験技術の詳細と、アルバイトやジオプサイド-ジェダイド系などの幾つかの珪酸塩の測定結果を紹介する。X線吸収法が、バサルトガラスや鉄ナトリウム珪酸塩ガラスの高温下で圧力5GPaまでの密度測定に適用された。これらのガラスの密度測定の結果は、この方法が高温高圧での珪酸塩融体の密度測定に有用であることを示している。

論文

Phase relationships and equations of state for FeS at high pressures and temperatures and implications for the internal structure of Mars

浦川 啓*; 染谷 恵子*; 寺崎 英紀*; 桂 智男*; 余越 祥*; 舟越 賢一*; 内海 渉; 片山 芳則; 末田 有一郎*; 入舩 徹男*

Physics of the Earth and Planetary Interiors, 143-144, p.469 - 479, 2004/06

 被引用回数:53 パーセンタイル:71.64(Geochemistry & Geophysics)

スプリングエイト放射光と組合せた大容量マルチアンビル高圧装置を用いて、硫化鉄のエックス線回折実験を22GPa, 1600Kまでの高温高圧下にて行った。単斜晶系のFeS III相と六方晶系のFeS IV相の境界及びFeS IV相と砒化ニッケル構造のFeS V相の境界が、精密に決定され、各相の状態方程式が測定された。この結果をもとに、火星内部の構造モデルを議論した。

論文

Post-spinel transition in Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$ determined by high ${it P-T}$ in situ X-ray diffractometry

桂 智男*; 山田 均*; 新名 亨*; 久保 敦*; 小野 重明*; 神崎 正美*; 米田 明*; Walter, M. J.*; 伊藤 英司*; 浦川 啓*; et al.

Physics of the Earth and Planetary Interiors, 136(1-2), p.11 - 24, 2003/04

 被引用回数:162 パーセンタイル:94.39(Geochemistry & Geophysics)

Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$のポストスピネル相転移境界をKawai型高圧装置と放射光を組合せた高温高圧下その場X線回折実験により再決定した。その結果、1550$$sim$$2100Kにおける相境界は、約22GPaであり、地球内部660Km不連続が想定されている圧力より1$$sim$$1.5GPa低かった。

論文

Viscosity change and structural transition of molten Fe at 5 GPa

寺崎 英紀*; 加藤 工*; 浦川 啓*; 舟越 賢一*; 佐藤 公則*; 鈴木 昭夫*; 岡田 卓

Geophysical Research Letters, 29(8), p.68_1 - 68_3, 2002/05

高圧下における溶融純鉄の粘性その場測定を、X線影像落球法によりおこなった。約2000Kにおける粘性係数は、2.7-5.0GPaでは15-24mPa sであり、5.0-7.0GPaでは4-9mPa sであった。粘性係数の急激な減少が5GPa付近で観察された、この圧力条件では融点直下における安定固相はデルタ相(bcc)からガンマ相(fcc)に変化する。今回得られた結果は、溶融鉄の構造変化が固相の相転移と近い圧力条件において、狭い圧力幅(1GPa)で起こる可能性を示唆している。

論文

High-pressure phase relationships for FeS

浦川 啓*; 長谷川 正幸*; 山川 純次*; 舟越 賢一*; 内海 渉

High Pressure Research, 22(2), p.491 - 494, 2002/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:29.83(Physics, Multidisciplinary)

16-20GPa, 300-1350Kの圧力温度範囲における硫化鉄の相関係を放射光ビームライン設置の大容量高温高圧発生装置を用いたその場X線回折実験により決定した。Feiらによる予想とは異なり、NiAs構造の硫化鉄が少なくとも18GPaまでその安定領域を持つことがわかった。NiAs相と六方晶相の相境界が直線的であると仮定すると、この2相と液相との3重点は、39.5GPa, 2300K付近であると予想される。

論文

Mechanisms and kinetics of the post-spinel transformation in Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$

久保 友明*; 大谷 栄治*; 加藤 工*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 神部 祐一*; 舟越 賢一*; 内海 渉; 亀卦川 卓美*; 藤野 清志*

Physics of the Earth and Planetary Interiors, 129(1-2), p.153 - 171, 2002/01

 被引用回数:47 パーセンタイル:67.63(Geochemistry & Geophysics)

放射光を用いたX線回折の手段により、Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$のポストスピネル転移の研究を行った。Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$スピネル相がペロフスカイトへ転移する前に、SiO$$_{2}$$スティショバイト相あるいはイルメナイトが中間層として出現することを見出し、ポストスピネル相転移直後の粒径は過圧力によって大きく変化することがわかった。得られた実験データをアブラミの式により解析しメカニズムを考察した。

論文

The Effect of temperature, pressure, and sulfur content on viscosity of the Fe-FeS melt

寺崎 英紀*; 加藤 工*; 浦川 啓*; 舟越 賢一*; 鈴木 昭夫*; 岡田 卓; 前田 信*; 佐藤 仁*; 久保 友昭*; 葛西 志津*

Earth and Planetary Science Letters, 190(1-2), p.93 - 101, 2001/07

 被引用回数:47 パーセンタイル:68(Geochemistry & Geophysics)

Fe-FeS系融体は地球外核の主要な候補物質と考えられている。外核内部の対流ダイナミクスを考察するうえで、その粘性は最も重要な物性の1つである。われわれは、新しい試料アセンブリを用いて、X線影像落球法により、Fe-FeS系融体の高圧その場粘性測定を行った。粘性測定は、温度範囲1233-1923K,圧力範囲1.5-6.9GPa,組成範囲Fe-Fe$$_{72}$$S$$_{28}$$(wt %)において行われた。合計17回の測定で得られた粘性係数は、0.008-0.036Pa sの範囲で系統的に変化した。粘性係数の温度・圧力依存性から、粘性流動の活性化エネルギー及び活性化体積は、それぞれ30kJ/mol1,1.5cm$$^{3}$$/molとなり、Fe$$_{72}$$S$$_{28}$$融体の粘性はFe融体より15%小さいことがわかった。これらの傾向は、Fe-FeS系融体の構造変化に関連付けることができる。

論文

マルチアンビルを用いた高温高圧実験; 手段と装置

内海 渉; 舟越 賢一*; 八木 直人*; 浦川 啓*; 大高 理*; 桂 智男*; 入舩 徹男*; 井上 徹*; 内田 雄幸*

岩石鉱物科学, 30(2), p.100 - 101, 2001/03

鉱物や岩石試料の高温高圧下での振るまいを、その構造面から明かにしたい場合、放射光が強力な武器になる。 高圧実験においては、試料体積が本質的に小さいこと、試料が高圧発生機器や圧力媒体などに囲まれ、それらを通してしか試料を覗けないこと、の2点が大きな原因となって、プローブに高エネルギー、高輝度のX線を必要とするからである。現在、静的高圧実験に用いられる装置としては、ダイヤモンドアンビルセルと、油圧プレスを用いたマルチアンビルと呼ばれる高圧発生装置が2大主流である。本稿では、現在国内で共同利用に供されている放射光実験用マルチアンビル装置を列挙するとともに、SPring-8設置のSPEED-1500を例にとって、その実験方法を解説する。

論文

${it In situ}$ observation of ilmenite-perovskite phase transition in MgSiO$$_{3}$$ using synchrotron radiation

小野 重明*; 桂 智男*; 伊藤 英司*; 神崎 正美*; 米田 明*; Walter, M.*; 浦川 啓*; 内海 渉; 舟越 賢一*

Geophysical Research Letters, 28(5), p.835 - 838, 2001/03

 被引用回数:74 パーセンタイル:87(Geosciences, Multidisciplinary)

MgSiO$$_{3}$$におけるイルメナイト-ペロフスカイト相転移をマルチアンビルを用いて、放射光その場観察した。イルメナイト相とペロフスカイト相の1300K-1600Kにおける相境界が、Jamiesonの金の状態方程式に基づいてP(GPa)=28.4-0.0029T(K), Andersonの金の状態方程式に基づいてP(GPa)=27.3-0.0035T(K)と決定された。Jamiesonに基づく結果は、過去の回収実験による結果と調和的であり、地球内660km地震波不連続が、この相転移と関連づけられることを支持しているが、Andersonスケールでの結果を採用した場合、整合性がとれなくなる。

論文

Thermoelastic properties of the high-pressure phase of SnO$$_{2}$$ determined by in situ X-ray observations up to 30GPa and 1400K

小野 重明*; 伊藤 英司*; 桂 智男*; 米田 明*; Walter, M.*; 浦川 啓*; 内海 渉; 舟越 賢一*

Physics and Chemistry of Minerals, 27(9), p.618 - 622, 2000/11

 被引用回数:42 パーセンタイル:80.3(Materials Science, Multidisciplinary)

放射光ビームライン設置のマルチアンビル装置と焼結ダイヤモンドアンビルを用いて酸化スズのX線その場X線回折実験を4-29GPa,300-1400Kの圧力温度領域で行った。斜方晶構造が立方晶構造へ18GPaで転移し、その体積弾性率がK=252GPa,25GPaにおける熱膨張率が1.7$$times$$10E-5と求まった。

論文

Formation of metastable assemblages and mechanisms of the grain-size reduction in the postspinel transformation of Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$

久保 友明*; 大谷 栄治*; 加藤 工*; 浦川 啓*; 鈴木 昭夫*; 神部 祐一*; 舟越 賢一*; 内海 渉; 藤野 清志*

Geophysical Research Letters, 27(6), p.807 - 810, 2000/03

 被引用回数:32 パーセンタイル:64.02(Geosciences, Multidisciplinary)

放射光を用いたX線回折の手段により、Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$のポストスピネル転移のカイネティクス研究を行った。Mg$$_{2}$$SiO$$_{4}$$スピネル相がペロフスカイトへ転移する前に、SiO$$_{2}$$スティショバイト相あるいはイルメナイトが中間層として出現することを見出した。また、ポストスピネル相転移直後の粒径は過圧力によって大きく変化することがわかった。下部マントルへ潜り込むスラブの粘性とこの粒サイズ変化の関連について考察した。

論文

高圧地球科学実験ステーション(BL04B1)の研究から

浦川 啓*; 大高 理*; 舟越 賢一*; 内海 渉

日本結晶学会誌, 42(1), p.24 - 32, 2000/02

SPring-8共用ビームラインBL04B1高圧地球科学実験ステーションに設置された大容量マルチアンビル高圧装置の概要ならびに、それを用いて行われている最近の実験成果について概説する。

論文

SPring-8高温構造物性ビームラインBL04B1

内海 渉; 舟越 賢一*; 浦川 啓*; 入舩 徹男*; 田村 剛三郎*; 乾 雅祝*; 辻 和彦*; 下村 理

放射光, 12(1), p.17 - 23, 1999/02

SPring-8共用ビームラインとして建設された高温構造物性ビームラインBL04B1実験ステーションの概要。2つの実験ステーションがタンデムに設けられており、上流側では、最大荷重1500トンをかけられる固体圧縮大型高圧プレスが、下流側には、ヘリウムガスを媒体とするガス圧装置が設置されている。それぞれ、エネルギー分散法による回折実験が可能である。

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