ポストペロブスカイト相の物性測定と最下部マントルの物質学

• Project/Area Number: 18204040
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Solid earth and planetary physics
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 廣瀬 敬 Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 教授 (50270921)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤野 清志 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40116968)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥44,200,000 (Direct Cost: ¥34,000,000、Indirect Cost: ¥10,200,000); Fiscal Year 2007: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000); Fiscal Year 2006: ¥36,660,000 (Direct Cost: ¥28,200,000、Indirect Cost: ¥8,460,000)
• Keywords: 超高圧 / ペロフスカイト / ポストペロフスカイト / 相転移 / 放射光 / 元素分配 / 放射光X線

Research Abstract

本研究は、マントル最下部に相当する超高圧実験を行うことにより、ペロフスカイト/ポストペロフスカイト相の安定領域、熱弾性的性質、元素分配などを明らかにすることを目的としている。今年度はより高い温度を発生することを目的とした技術開発を精力的に行い、150万気圧において4500ケルビンに至る高温の発生に成功した。これまでメガバール領域(100万気圧以上)で4000ケルビン以上の実験結果が報告されたことはなく、135万気圧3000-4000ケルビンにあるとされるコア・マントル境界域の超高圧高温の発生に世界ではじめて成功したことになる。このような世界をリードする実験技術により、今年度は放射光施設スプリングエイトにおいてX線を用いたMgSiO3組成におけるペロフスカイトとポストペロフスカイトの相転移境界を4500ケルビンまでの超高温下で決定することを試みた。その予察的な結果は、マントルの底における相転移温度は3400ケルビンと、従来の推定よりもはるかに温度が低いことを示している。マントル最下部における地震波の二重不連続面の存在により、マントルの底はペロフスカイト相が主要鉱物であると考えられる。すなわちその温度はポストペロフスカイトからペロフスカイトへの相転移温度よりも高いことが示唆されており、今回の結果はコア・マントル境界の温度を制約する重要なデータになりうる。今後、より詳細な検討が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Sound velocity of MgSiO_3 post-perovskite phase: A constraint on the D" discontinuity (2007)
  • Author(s): Murakami, M., Sinogeikin, S., Bass, J., Sata, N., Ohishi, Y., Hirose, K.
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters, 259 Pages: 18-23
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phase transition of CaSiO_3 perovskite (2007)
  • Author(s): Komabayashi, T., Hirose, K., Sata, N., Ohishi, Y, Dubrovinsky L., Phase
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters, 18-23 Pages: 564-569
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ついに見えてきた地球コア直上の世界 (2007)
  • Author(s): 廣瀬敬
  • Journal Title: 日経サイエンス 1月号 Pages: 42-49
• [Journal Article] HIGH solubility of FeO in perovskite and the post-perovskite phase transition in (Mg0.5Fe0.5)SiO_3, (2007)
  • Author(s): Tateno, S., Hirose, K., Sata, N., Ohnishi, Y.
  • Journal Title: Physics of the Earth and Planetary Interiors, 160 Pages: 319-325
• [Journal Article] A new high-pressure and high-temperature plymorph ofFeS, (2007)
  • Author(s): Ohfuji, H., Sata, N., Kobayashi, H., Ohnishi, Y., Hirose, K., Irifune, T.
  • Journal Title: Physics and Chemistry of Minerals. 10
• [Journal Article] The effect of iron spin transition on electrical conductivity of (Mg,Fe)Omagnesiowustite. (2007)
  • Author(s): Ohta, K., Hirose, K., Onda, S, m, Shimizu, K.
  • Journal Title: Prozeedings of the Japan Academy, Set. B. 83 Pages: 97-100
• [Journal Article] Unsolved problems in the lowermost mantle (2006)
  • Author(s): Hirose, K., Karato, S., Cormier, V., Brodholt, J., Yuen, D.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters, 33
• [Journal Article] 急速に理解の進むマントル最深部 (2006)
  • Author(s): 廣瀬敬
  • Journal Title: 科学 5月号 6-7、 Pages: 455-456
• [Journal Article] Feric iron in Al-bearing post-perovskite, (2006)
  • Author(s): Sinmyo, R., Hirose, K., O'Neil, H.St.C., Okunishi, E.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters, 33
• [Journal Article] Postperovskite phase transition and its geophysical implications, (2006)
  • Author(s): Hirose, K.
  • Journal Title: Review of Geophysics, 44