高温高圧X線ラジオグラフイ法による玄武岩-H<SUB>2</SUB>O系の臨界状態に関する研究
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概要
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To investigate the critical phenomena between aqueous fluid and hydrous silicate magma in the Earths interior, a new method for making direct observations of immiscible fluids was developed using X-ray radiography technique together with the Kawai-type double stage multianvil system driven by a DIA-type cubic press (SPEED-1500) installed at BL04B1, SPring-8, Japan. Basalt-H<SUB>2</SUB>O and Sr-plagioclase-H<SUB>2</SUB>O systems were investigated. A new sample container comprising of a metal (Pt or AuPd) tube with a pair of lids made of single crystal diamonds was used under pressures between 2 and 5 GPa and temperatures up to 1500°C. The sample inside the container can be directly observed through the diamond lids.<BR>At around 800-900°C and pressures up to about 3 GPa in both basalt-H<SUB>2</SUB>O and Srplagioclase-H<SUB>2</SUB>O systems, we observed light-gray spherical bubbles moving upward in the darkgray matrix. The light-gray spheres that absorb less X-rays represent an aqueous fluid, whereas the dark-gray matrix represents a silicate melt. At least up to 1200°C, immiscible two phases (i.e., both aqueous fluid and silicate melt) were observed up to about 3 GPa in the basalt-H<SUB>2</SUB>O system. At pressures above about 4 GPa, no bubbles appeared when heating to about 1200°C, suggesting the possibility that the second critical end-point in basalt-H<SUB>2</SUB>O system could be around 3 to 4 GPa. Our new technique can be applied to the direct observations of various coexisting 2-fluids under deep mantle conditions that could not be achieved by previous experimental methods.
- 社団法人 東京地学協会の論文
著者
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川本 竜彦
京大理・地球熱学
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三部 賢治
東大・地震研
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川本 竜彦
京都大学大学院理学研究科地球熱学研究施設
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神崎 正美
岡山大学固体地球研究センター
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神崎 正美
岡山大・地球物質科学研
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三部 賢治
ワシントン・カーネギー研究機構地球物理研究所
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松影 香子
茨城大学地球生命環境科学科
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費英 偉
ワシントン・カーネギー研究機構地球物理研究所
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小野 重明
海洋科学技術センター固体地球統合フロンティア研究システム
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川本 竜彦
京都大学大学院理学研究科附属地球熱学研究施設 (別府)
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