地球内部物質の高圧高温下での結晶構造と物質に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11694076
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 山中 高光 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30011729)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永井 隆哉 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (20243131) ; 大高 理 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (40213748) ; 吉朝 朗 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00191536) ; 八木 健彦 東京大学, 大学院・物性研, 教授 (20126189)
• Keywords: マントル物質研究 / 高圧下電気伝導度測定 / オリビンの電気伝導 / ウスタイトの電気伝導度 / 高温高圧EXAFAS / ダイヤモンドアンビル加圧 / マルチアンビル高圧装置

Research Abstract

地球を構成する岩石・鉱物などの多結晶体の応力場での構造や組織の変化を理解するために,今年度は地球内部で起こっている物理化学的また力学的過程(温度,圧力,分圧,電場,磁場,化学ポテンシャルなどの変化)を再現し定量的な実験を基に動的解析をする.以下の3研究課題について共同研究を行う.この研究は単に高圧・高温下での物質構造・組織研究の知見を得るばかりでなく,地殻流動,深発地震,マグマの流動などの機構解明をする.特にマントル物質であるウスタイト(Mg1-xFex)Oとオリビン(Mg1-x,Fex)2Si4について高温高圧状態で電気伝導度の測定し,その結果を基に地球内部の温度(geotherm)を推定する.このため分担者大高理と大学院生が)パリ大学,地球物理学研究室において30GPaの高圧で450度までの高温状態で上記試料の測定を行った.なおパリ第7大学のグループダイヤモンドアンビルを用いて高圧下で熱伝導,粘性,圧縮率の測定において世界的に優れた技術を持っている.
SPring-8においてマルチアンビル高圧装置を用い吉朝を中心として高温高圧EXAFASシステムをシステム開発を行う.それを利用し,局所構造の解析を行う.本研究に関して世界的にリードしているパリ大学のIttie等と共同研究することを企画した.
分担者のProf.J.P.Poirier(Inst.Physque du Globe)は来日してSPring-8や高エネ研での放射光実験施設の高圧回折装置を利用して相転移実験を行う.実験では下村,八木が補助する.阪大では高圧結晶構造回折実験と時間分割実験を中心に行うことになった.

Research Products

• [Publications] T.Hattori,T.Matsuda,T.Tsuchiya,T.Nagai and T.Yamanaka: "Clinopyroxene-perovskite phase transition of transition of FeGeO_3 under high pressure and room temperature."Phys.Chem.Minerals.. 26. 212-216 (1999)
• [Publications] A.Nakatsuka,A.Yoshiasa,T.Yamanaka,T.Katsura and E.Ito: "Symmetry change of majorite Solid solution in the system Mg_3Al_2Si_3O_<12>-MgSiO_3"Am.Mineral.. 84. 1135-1143 (1999)
• [Publications] A.Nakatsuka,A.Yoshiasa, and E.Ito: "Structure refinement of a birefringent Cr-bearing majorite Mg_3(Mg_<0.34>Si_<0.34>Al_<0.18>Cr_<0.14>)Si_3O_<12>"American Mineralogist,. 84. 199-202 (1999)
• [Publications] 山中 高光: "高圧・応力過程での相転移の動的観察"日本結晶学会誌. 41. 32-41 (1999)
• [Publications] O.Ohtaka,M.Kikuchi,K.nakajima,A.Yoshiasa and T.Yamanaka.: "EXAFS study of densified GeO_2 glasses"Jpn.J.Appl.Phys.. 38. 164-167 (1999)
• [Publications] A.Nakatsuka,A.Yoshiasa,T.Yamanaka,T.katsura.: "Cation distribution and crystal chemistry of Y_3Al_<5-x>Ga_xO_<12>(0≦x≦5)"Acta Cryst.. B55. 266-272 (1999)
• [Publications] A.Yoshiasa,T.Nagai,O.Ohtaka,O.Kamishima and O.Shimomura: "Pressure and temperature dependence of EXAFS Debye-waller factors in diamond type and white-tin type germanium"J.Synchrotron Radiation,. 6. 43-49 (1999)
• [Publications] T.Ito,A.Yoshiasa and T.Yamanaka: "Site preference of cations and structure variation in MgA12-xGaxO4(0<x,2) spinel solid solution"Zeit.Anorg.Allg.Chem.. 626. 42-49 (2000)
• [Publications] A.Yoshiasa,G.Yagtu T.Ito,T.Yamanaka, and T.Nagai: "Crystal Structure of the high pressure phase (II) in CuGeO3"Zeit.Anorg.Allg.Chem.. 626. 36-41 (2000)