地球内核物質の弾性率測定による状態方程式

• Project/Area Number: 04216207
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 鈴木 功 岡山大学, 理学部, 教授 (60033198)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大野 一郎 愛媛大学, 理学部, 教授 (00116914) ; 小田 仁 岡山大学, 理学部, 助教授 (50127552)
• Project Period (FY): 1992
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1992)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 1992: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: 内核 / 弾性率 / 状態方程式

Research Abstract

地球内核を構成する物質として推定さている六方対称のε-Feは超高圧力下でのみ安定であり室内条件へ取り出すことが出来ない。そこでわれわれは、適切なアナログ物質を選びその弾性率を様々な条件下で測定することにより内核物質の弾性と状態方程式を求めることを計画した。
われわれの選んだアナログ物質は常圧下で六方対称を持つルテニウムRuである。Ruとその20原子%のFeを含む固溶体の単結晶育成を行なった。Ru単結晶については直径4.4205±0.0005mmの球形試料を得た。密度は12.3900±0.0042Mg/m^3である。この試料の共振スペクトルの精密な測定を行ない弾性率を得た。即ち、C_<11>=560.18±0.63、C_<33>=624.17±1.29、C_<23>=166.50±0.36、C_<12>=187.40±0.58、C_<44>=179.85±0.07(単位はGPa)の5個である。各弾性率の相対誤差は0.1%のオーダであり現時点では精度よく決まったといえる。縦波・横波速度に6〜2%の異方性があり、内核での地震波速度の異方性の可能性を示唆している。Fe20%を含む試料についても整形が出来次第、弾性率の決定を行なう。
共振法による弾性率の厚力変化の測定法は技術的困難をクリアーするためにいくつかの試みを行なった。その結果ガス圧を用いた10MPa(1kbar)までの測定に成功し、鋼鉄球の捩れ振動。T。の共振振動数より剛性率の圧力係数dμ/dp=1.6を得た。体積弾性率K_3の圧力係数を得るための測定が進行中である。
今後より測定の能率を上げ、また超高圧下での共振測定を進めるためには、より簡単な測定系でスペクトルの得られるFT法の開発が不可欠である。ここではFT法開発に向けての試行を行ない、実用化に向けての進展をみた。

Research Products

• [Publications] 鈴木 功他: "内核アナログ物質の弾性率測定" 重点領域研究報告書:地球中心核. 3. (1993)