2023 Fiscal Year Final Research Report
Ultrahigh pressure structural change in silicate magma at pressures near the core-mantle boundary
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20H00201
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
Kono Yoshio 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (20452683)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新田 清文 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 研究員 (00596009)
尾原 幸治 島根大学, 学術研究院機能強化推進学系, 教授 (00625486)
則竹 史哉 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (50755569)
近藤 望 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 特定研究員 (70824275)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 高圧 / マグマ / ガラス / 非晶質構造 |
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| Outline of Final Research Achievements |
Combination of ultrahigh pressure experiment using opposed type double stage cell and pair distribution function measurement enabled us to determined X-ray structure factor [S(Q)] at much wider range of Q compared to previous studies. The new experiment enabled us to precisely determine Si-O coordination number of SiO2 glass at in situ high pressure conditions. The results revealed occurrence of ultrahigh pressure structural change accompanied with the Si-O coordination number change to more than six at ~95 GPa. In addition, precise measurement of S(Q) by using newly developed high pressure pair distribution function measurement setup, combined with molecular dynamics simulation and reverse Monte Carlo modelling, enabled us to conduct detailed structural analysis of SiO2 glass at high pressure conditions. These new experiments advance understanding of the structural change of silicate magmas at high pressure conditions of the Earth’s interior.
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| Free Research Field |
高圧地球科学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究により、地球のマントル深部の圧力下において、ケイ酸塩マグマの構造はSi-O配位数6以上の超高圧構造に変化することを明らかにし、6配位構造を持つマントル鉱物よりも高密度な構造に変化することを提案した。このマグマの超高圧構造変化とそれに伴う高密度化が核-マントル境界に存在する高密度マグマの形成要因になっていることが考えられ、地球内部におけるマグマダイナミクスとそれに伴う物理化学現象を議論する上で重要な知見を創出した。さらに、本研究で開発した高精度の高圧下動径分布関数測定は、地球科学のマグマ研究だけでなく、物理学・材料科学など幅広い分野における液体・ガラスの構造研究にも貢献すると考えられる。
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