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J-GLOBAL ID：201302288961547936   整理番号：13A0692905

地球マントル中の水:固体NMRによる水和wadsleyiteの研究

Water in the Earth’s mantle: a solid-state NMR study of hydrous wadsleyite

著者 (6件)： GRIFFIN John M. (Univ. St Andrews, St Andrews, GBR) ,  BERRY Andrew J. (Imperial Coll. London, South Kensington, GBR) ,  BERRY Andrew J. (Natural History Museum, London, GBR) ,  FROST Daniel J. (Univ. Bayreuth, Bayreuth, DEU) ,  WIMPERIS Stephen (Univ. Glasgow, Glasgow, GBR) ,  ASHBROOK Sharon E. (Univ. St Andrews, St Andrews, GBR)
資料名： Chemical Science  (Chemical Science)
巻： 4  号： 4  ページ： 1523-1538  発行年： 2013年04月 
JST資料番号： W2340A  ISSN： 2041-6520  CODEN： CSHCBM  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： wadsleyite,β-(Mg,Fe)₂SiO₄は,地球マントルの地表からの深さ410~530kmの遷移帯の主成分である。この鉱物は,膨大な量に上る水素,(水酸基,更にはマントル内に含まれる水と考えられた。)の可能な貯蔵源としてかなりの関心を受けてきた。しかしながら,水がどの様な形でwadsleyiteの構造に取り込まれているかについては十分に理解されておらず,論争の課題となっている。本研究では,¹⁷O,²⁵Mg,²⁹Si,¹H 及び²H固体NMRスペクトルをアイソトープ富化した水和・非水和β-Mg₂SiO₄試料について測定した。また,実験データの解釈の手掛かりとしてある範囲のモデル構造について,第一原理に基づき密度汎関数法により計算した。結果はMg3サイトの正イオン欠陥と,これと電荷的に中和するOH基を形成するO1サイトとの水素結合により構成される水和wedsleyiteのモデルと良く一致する。一方,Mg2サイトに正イオン欠陥のある構造モデルはエネルギー的にも可能性が低く,また,NMR各変数の計算値も実験データと良く合致しない。不規則性はまた,水和wadsleyite試料についても観測され,¹H及び²H NMRは,Mg-O1-Hのみならずより強い水素結合を有するSi-O-H環境とも合致する。これ等シラノールのプロトンは,ほんのわずかのエネルギー増で構造中に取り込まれる。2次元的な¹H-²⁹Si及び¹H-¹⁷O NMR相関実験により,更なる共鳴はMg-OHプロトンには対応せず,Si-OHグループ中の²⁹Si及び¹⁷O核種の同定を可能にした。この同定の正当性は,第一原理に基づくNMR変数のDFT計算により確認された。構造中のプロトンの20%に上る量が,Mg3欠陥中のシラノール・プロトンによるものとして説明される。

シソーラス用語： *上部マントル ,  NMR【磁気共鳴】 ,  密度汎関数法 ,  *マントル物質 ,  *かんらん石 ,  多形 ,  高圧鉱物 ,  結晶化学 ,  ヒドロキシ基
準シソーラス用語： ヒドロキシル基 ,  マントル遷移帯 ,  *wadsleyite

分類 (2件)： 珪酸塩鉱物  (DE08030A) ,  地殻・上部マントルの構造・組成  (DC03090Z)

タイトルに関連する用語 (5件)： 地球マントル ,  水 ,  固体NMR ,  水和 ,  研究