第一原理電子状態計算法を用いた蛇紋岩鉱物の弾性特性

• 研究課題/領域番号: 24740357
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 土屋 旬 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (00527608)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 高圧鉱物物性 / 含水鉱物 / 地球深部 / 沈み込み帯 / 弾性 / 異方性 / 第一原理電子状態計算

研究概要

本研究では、プレートの沈み込みに伴い地球深部へ水を運搬する役割を担う含水鉱物である蛇紋岩鉱物の地球内部条件に対応した高圧力下における構造や弾性特性について、量子力学の基本原理に基づく第一原理電子状態計算法を用いたコンピューターシミュレーションによって決定することにより、プレート内部におけるこれら含水鉱物の存在状態を調べた。蛇紋石の低温多型であるリザーダイトにおいては、高圧下において水素結合が失われることにより弾性異常が起こることを報告した。また沈み込む東北日本や西南日本のプレート中で観測される地震波異方性が蛇紋石高温多型であるアンチゴライトの結晶選択配向によりよく説明できることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Stability of hydrous silicate at high pressures and water transport to the deep lower mantle (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishi, M., Irifune, T., Tsuchiya, J., Tange, Y., Nishihara, Y., Fujino, K. and Higo, Y
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 7 号: 3 ページ: 224-227
  • DOI: 10.1038/ngeo2074
  • 査読あり
• [雑誌論文] A first-principles calculation of the elastic and vibrational anomalies of lizardite under pressure (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Tsuchiya
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 98 号: 11-12 ページ: 2046-2052
  • DOI: 10.2138/am.2013.4369
  • 査読あり
• [雑誌論文] First principles prediction of a new high-pressure phase of dense hydrous magnesium silicates in the lower mantle (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Tsuchiya
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 40 号: 17 ページ: 4570-4573
  • DOI: 10.1002/grl.50875
  • 査読あり
• [学会発表] First principles investigation of the structure, elasticity, and vibrational property of the serpentine minerals (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Tsuchiya and Taku Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2013
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2013-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] First principles prediction of a new high pressure phase of dense hydrous magnesium silicates in the lower mantle (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2013
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2013-12-10
• [学会発表] First principles investigations of hydrous phases under pressure : Implications for the transportation of water into the earth's deep interior (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Tsuchiya
  • 学会等名: AOGS 2013
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 2013-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] 第一原理計算による新しい高圧含水ケイ酸塩相の予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土屋旬
  • 学会等名: 日本地球惑星連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2013-05-19
• [学会発表] First principles investigations of hydrous phases under pressure : Implications for the transportation of water into the Earth's deep interior (2013)
  • 著者名/発表者名: 土屋旬
  • 学会等名: The 3rd Grobal-COE international symposium on Deep Earth Mineralogy
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2013-03-05
• [学会発表] First principles investigations of hydrous phases under pressure: Implications for the transportation of water into the Earth's deep interior (2013)
  • 著者名/発表者名: 土屋 旬
  • 学会等名: The 3rd Grobal-COE international symposium on Deep Earth Mineralogy
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛）
• [学会発表] 第一原理電子状態計算法によるリザーダイトの弾性異常 (2012)
  • 著者名/発表者名: 土屋旬, 土屋卓久
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] 高圧下における蛇紋岩鉱物の偏向異方性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 土屋旬, 土屋卓久
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] First-principles investigation on the structure and elasticity of serpentine (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Tsuchiya and Taku Tsuchiya
  • 学会等名: AOGS-WPGM 2012
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2012-08-16
• [学会発表] 第一原理電子状態計算法によるリザーダイトの弾性異常 (2012)
  • 著者名/発表者名: 土屋 旬, 土屋卓久
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 京都大学（京都）
• [学会発表] 高圧下における蛇紋岩鉱物の偏向異方性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 土屋 旬, 土屋卓久
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 京都大学（京都）
• [学会発表] First-principles investigation on the structure and elasticity of serpentine (2012)
  • 著者名/発表者名: 土屋 旬, 土屋卓久
  • 学会等名: AOGS-WPGM 2012
  • 発表場所: シンガポール
• [学会発表] First principles investigation of the structure, elasticity, and vibrational property of the serpentine minerals
  • 著者名/発表者名: Jun Tsuchiya, Taku Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2013
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 招待講演
• [学会発表] First principles investigations of hydrous phases under pressure: Implications for the transportation of water into the earth's deep interior
  • 著者名/発表者名: Jun Tsuchiya
  • 学会等名: AOGS 2013
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://earth.sci.ehime-u.ac.jp/~junt/
• [備考] Jun Tsuchiya website
  • URL: http://earth.sci.ehime-u.ac.jp/~junt/index.html