2006 Fiscal Year Annual Research Report
衝撃圧縮実験に基づく圧力スケールの確立と地球内部構造への応用
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16204043
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
真下 茂 熊本大学, 衝撃・極限環境研究センター, 助教授 (90128314)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋丸 進 熊本大学, 衝撃・極限環境研究センター, 助手 (60347010)
関根 利守 物質・材料研究機構, 物質研究所, 主任研究員 (70343829)
伊藤 英司 岡山大学, 固体地球研究センター, 教授 (00033259)
大谷 栄治 東北大学, 理学部, 教授 (60136306)
松井 正典 兵庫県立大学, 理学部, 教授 (90125097)
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| Keywords | 超高圧 / 衝撃圧縮 / 圧力スケール / 地球内部 / 金 / 銅 / ユゴニオ / 相転移 |
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| Research Abstract |
本研究は最新の測定装置を駆使して圧力校正物質のユゴニオを精密に測定にすることによって高温高圧下の標準物質の状態方程式と定点物質の転移点を見直し、圧カスケールを根本的に再検討し、ひいては地球内部構造を見直すことを目的としている。本研究ではロスアラモスデータを全く使わずに金、銅、MgOなどのユゴニオを決定することを目的としているが、そのために、火薬衝撃銃(衝突速度2km/sまで)に組み合わせた傾斜鏡法によって、衝突板や駆動板に用いる銅とタングステンのユゴニオを60,80GPa以上まで1点0.5%以上の精度で測定した。本実験では、衝撃波の傾きをこれまでの一方向だけでなくその垂直方向も計測し、精度をロスアラモスデータに比べて一桁上げている。ルビースケールで用いられている銅では、ロスアラモスデータに比べて衝撃波速度が若干高い結果を得た。平成18年度は金についてユゴニオを50GPaまで測定した。その結果、金もロスアモスデータに比べて衝撃波速度が若干高い結果を得た。MgO単結晶についてユゴニオを40GPaまで測定した結果、塑性域でこれまでのロスアラモスデータに比べて衝撃波速度がかなり低いことがわかった。また、東北大金研から熊大衝撃センターに移管された二段式軽ガス銃(衝突速度5km/sまで)にロングパルス色素レーザと回転鏡式流しカメラと組み合わせた傾斜鏡法計測実験システムを整備し、高い圧力領域のユゴニオ計測に必要なタンタルについてユゴニオの計測を開始した。今後、二段式軽ガス銃を用いて金、MgO、白金についてユゴニオを200GPa以上まで測定し、圧力校正に完成させる。また、B_4Cでユゴニオを測定し、38GPaで相転移を見出した。
岡山大学では焼結ダイヤモンド立方体アンビルを用いて、Andersonの金スケールによって72.3GPaまでの圧力発生を確認した。東北大学では圧力スケールとして用いられるPt, Ir, Fe等の金属と水、そしてルビーと水との反応を明らかにするためにGibbsite Al(OH)_3の反応実験を行った結果、Feは20GPa以上1000K以上で、またPtは80GPa以上1000K以上で反応したが、Irは154GPa, 1700Kまで安定であることを明らかにした。兵庫県立大学ではMD法を用いてNaClのT-P-V状態方程式を計算した結果、B1相は室温-1200K, 0-25GPaの温度圧力範囲で、また、B2相は300-3000K、30-150GPaの温度圧力範囲において高信頼性のT-P-V状態方程式を求めた。
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