深部マントル条件下におけるα‐PbO2型結晶構造を持つ鉄‐チタニウム酸化水酸化物の相関係と状態方程式

要約： α‐PbO2型結晶構造を持つ鉄‐チタニウム酸化水酸化物（湿ったα相）の相関係と状態方程式を、中上部マントルからマントル遷移帯の圧力範囲で調査した。実験は、in situシンクロトロンX線回折を用いた多アンビル装置を使用して行った。水に関して閉じたシステムを維持しつつX線透過を可能にするために金属‐ダイヤモンドサンプル容器を使用した。出発材料は、試薬グレードのゴエチンとアナタースの混合物で、Fe:Ti = 1:1および1:3であった。湿ったα相は11–14 GPaおよび800–900°Cで合成された。X線回折データは、5から22 GPaの広範な圧力範囲および室温から930°Cまでの温度範囲で得られた。室温から800°Cまでで8.9–20.8 GPaで収集されたFe:Ti = 1:1の湿ったα相の圧力‐体積‐温度データを用いて、等温体積弾性率（KT0 = 183 (1) GPa）と熱膨張率（α0 = 3.29 (1) × 10−5 K−1）を環境条件下で決定した。900°Cにおける湿ったα相の安定フィールドとFeOOH‐TiO2系の相関係は良好に制約された。湿ったα相は、約20–21 GPaの圧力でバデリーライト型TiO2 + ε‐FeOOHに分解し、5–6 GPaではイルメナイト + ルチルに分解することがわかった。この安定フィールドは、沈み込む帯での深さ180–600 kmに相当する。我々の結果は、中上部マントルからマントル遷移帯において、湿ったα相が重要な水の貯蔵庫であることを示唆している。