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第一原理熱力学積分法の開発と高圧含水マグマへの適用

研究課題

研究課題/領域番号 26400516
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
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)

研究分担者 土屋 卓久  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (70403863)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード熱力学積分 / 揮発性物質 / 地球深部 / 第一原理計算 / 含水物質 / 高圧 / 含水マグマ / 自由エネルギー / 熱力学積分法
研究成果の概要

本研究は、第一原理電子分子動力学計算法と熱力学積分法を組み合わせたより効率的かつ高精度な計算手法(第一原理熱力学積分法)を開発し、これまで見積もることが難しかった地球深部条件下における水の自由エネルギーを決定することを目標として研究を行った。結果、定量的な結果を得るためには大規模かつ長時間の計算を必要とすることが判明したため、スーパーコンピューターを用いて計算を行う必要があり、新たにポスト「京」萌芽的課題プロジェクトに参加した。本研究で開発したプログラムを京コンピューター上でコンパイルし動作環境を整えた。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] University of Chicago/Northwestern University(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] コーネル大学/ノースウエスタン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] First principles calculation of the elasticity of ice VIII and X2017

    • 著者名/発表者名
      J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 102 号: 1 ページ: 014501-014501

    • DOI

      10.1063/1.4973339

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water partitioning between bridgmanite and postperovskite in the lowermost mantle2016

    • 著者名/発表者名
      J. P. Townsend, J. Tsuchiya, C. R. Bina, and S. D. Jacobsen
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 454 ページ: 20-27

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2016.08.009

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystal structure, equation of state, and elasticity of hydrous aluminosilicate phase, topaz-OH (Al2SiO4(OH)2) at high pressures2015

    • 著者名/発表者名
      Mainak Mookherjee, Jun Tsuchiya, Anant Hariharan
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 251 ページ: 24-35

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2015.11.006

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystal structure, equation of state, and elasticity of phase H (MgSiO4H2) at Earth’s lower mantle pressures2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya and Mainak Mookherjee
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 15534-15534

    • DOI

      10.1038/srep15534

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] First-principles investigation of hydrous post-perovskite2015

    • 著者名/発表者名
      Joshua P Townsend, Jun Tsuchiya, Craig R Bina, Steven D Jacobsen
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 244 ページ: 42-48

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2015.03.010

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Elasticity of superhydrous phase, B, Mg10Si3O14(OH)42015

    • 著者名/発表者名
      M. Mookherjee, J. Tsuchiya
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 238 ページ: 42-50

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2014.10.010

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] High Pressure Behaviors of FeOOH and Fe-bearing Phase H2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya, Taku Tsuchiya, Masayuki Nishi and Yasuhiro Kuwayama
    • 学会等名
      AGU Fall meeting 2016
    • 発表場所
      Moscone Center, San Francisco,CA, USA
    • 年月日
      2016-12-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High pressure transition of FeOOH in the lower mantle2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya
    • 学会等名
      Deep Carbon Observatory Extreme Physics and Chemistry Group 2016 Workshop
    • 発表場所
      Stanford University, Stanford, CA, USA
    • 年月日
      2016-12-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地球深部における揮発性元素循環モデルの構築2016

    • 著者名/発表者名
      土屋 旬
    • 学会等名
      ポスト「京」萌芽的課題「基礎科学の挑戦 -複合・マルチスケール問題を通した極限の探求」 キックオフミーティング
    • 発表場所
      東北大学, 宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] First Principles Investigation of the Elasticity of Ice VIII and Ice X2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya, Taku Tsuchiya
    • 学会等名
      GOLDSHMIDT 2016
    • 発表場所
      横浜パシフィコ, 神奈川県横浜市
    • 年月日
      2016-06-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The stability of Al,Fe-bearing phase H and a new pyrite-type hydroxide at high pressures2015

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nishi, Yasuhiro Kuwayama, Jun Tsuchiya, Tetsuo Irifune
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydrogen partitioning between postperovskite and bridgmanite2015

    • 著者名/発表者名
      Joshua Townsend, Steven Jacobsen, Craig Bina, Jun Tsuchiya
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First principles investigation of Fe and Al bearing phase H2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya, Taku Tsuchiya
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Elasticity of Hydrous Aluminosilicate Mineral, Topaz-OH (Al2SiO4(OH)2) at High Pressures2015

    • 著者名/発表者名
      Anant Hariharan, Mainak Mookherjee, Jun Tsuchiya
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First Principles Investigation of High Pressure Phase of AlOOH and FeOOH2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya, Taku Tsuchiya, Masayuki Nishi
    • 学会等名
      GOLDSCHMIDT2015
    • 発表場所
      プラハ、チェコ
    • 年月日
      2015-08-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elasticity of Hydrous Aluminosilicate Mineral- Topaz (Al2SiO4(OH)2)2015

    • 著者名/発表者名
      Mainak Mookherjee, Jun Tsuchiya, Anant Hariharan
    • 学会等名
      GOLDSCHMIDT2015
    • 発表場所
      プラハ、チェコ
    • 年月日
      2015-08-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase H: A new high pressure phase of dense hydrous magnesium silicates in the lower mantle2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya, Taku Tsuchiya, Masayuki Nishi, Mainak Mookherjee
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2014
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2014-12-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] First principles investigations of hydrous phases at the bottom of the lower mantle2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya, Taku Tsuchiya, Joshua Townsend, Steven Jacobsen, Craig Bina
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2014
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2014-12-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 下部マントルにおけるphase Hの安定性2014

    • 著者名/発表者名
      土屋 旬, 土屋 卓久
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] phase H へのアルミニウムと鉄の固溶2014

    • 著者名/発表者名
      西 真之, 入舩 徹男, 土屋 旬
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2014-11-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] First principles investigation of the stability of phase H in the lower mantle2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya
    • 学会等名
      International Mineralogical Association
    • 発表場所
      Sandton Convention Centre, Sandton, South Africa
    • 年月日
      2014-09-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Phase H: a new high pressure phase of dense hydrous magnesium silicates in the lower mantle2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya
    • 学会等名
      SEDI 2014
    • 発表場所
      the Shonan Village Center, Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 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 mantle2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya and Taku Tsuchiya
    • 学会等名
      AOGS
    • 発表場所
      Royton Sapporo Hotel, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical and Experimental Evidence of the Densest form in Metal Dioxide2014

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Dekura, Taku Tsuchiya, Yasuhiro Kuwayama and Jun Tsuchiya
    • 学会等名
      AOGS
    • 発表場所
      Royton Sapporo Hotel, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] First Principles Investigation of the Stability of Phase H in the Lower Mantle2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Tsuchiya and Taku Tsuchiya
    • 学会等名
      AOGS
    • 発表場所
      Royton Sapporo Hotel, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-07-29
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

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