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1996 年度 研究成果報告書概要

下部マントル構成ケイ酸塩超高圧相の高温高圧下における構造と物性

研究課題

研究課題/領域番号 06452100
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関九州大学

研究代表者

松井 正典  九州大学, 理学部, 助教授 (90125097)

研究分担者 中牟田 義博  九州大学, 理学部, 助手 (80128058)
研究期間 (年度) 1994 – 1996
キーワード下部マントル / ケイ酸塩 / 超高圧 / 高温 / 計算機シミュレーション / X線解析
研究概要

(1)計算機シミュレーション成功の可否は,いかに良質の原子間ポテンシャルモデルを使用するかどうかによる.我々は,地殻,マントルの最重要な構成物であるNa_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系をとりあげ,この系に属する種々結晶と融体の両者に適用可能な標準的かつ高精度なポテンシャルモデルを求めることに成功した.このことにより,鉱物組成がダイナミックに変化する系,ケイ酸塩融体と結晶が共存する系などを取り扱うことが可能になった.
(2)マントル内の圧力下でケイ酸塩結晶と融体の間に密度逆転の起こる可能性が示唆されている.この密度逆転の可能性を調べるために,ディオプサイド結晶と融体の両者について,それらの1900Kにおけるモル体積の圧力依存をMDシミュレーションを用いて求めた.その結果,この系では11GPa付近で密度逆転が起こることを見出すとともに,高圧下におけるこの密度逆転が,結晶と融体における陽イオンの配位数の圧力依存の差により解析できることを示した.
(3)下部マントルの主成分と考えられているMgSiO_3ペロフスカイトの融点(T_m)は,下部マントル最上部の圧力下ではかなりな精度で実測されているが,一方,融点の圧力依存,dT_m/dP,については報告されている値に大きな差が存在し,dT_m/dPが下部マントルの圧力下で負になりうるとの報告もある.MgSiO_3ペロフスカイトのdT_m/dPが負であるということは,Clausius-Clapeyron式より,固相と液相の間に密度逆転が起こることを意味する.故にこのような密度逆転が下部マントルの温度圧力条件下で起こりうるかどうかをMDシミュレーションを用いて調べた結果,下部マントル底部の圧力(136GPa)に至っても,密度逆転は見出されなかった.

  • 研究成果

    (21件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (21件)

  • [文献書誌] M.Matsui: "Comparison between the lattice dynamics and molecular dynamics methods,calculation results for MgSiO_3 perovskite" Geophys.Res.Lett.21. 1659-1662 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "A transferable interatomic potential model for crystals and melts in the system CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2" Mineral,Magazine. 58A. 571-572 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "Molecular dynamics simulation of structures,bulk moduli,and volume thermal expansivities of silicate liquids in the system CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2GC01:Geophys.Res.Lett." 23. 395-398 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "Molecular dynamics study of the structures and bulk moduli of crystals in the system CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2" Phys.Chem.Minerals. 23. 345-353 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] A.Patel: "A computer simulation approach to the high pressure thermoelasticity of MgSiO_3 perovskite" Phys.Earth Planet.Inter.98. 55-63 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 松井正典: "計算機シミュレーションによる地球内核の鉄の構造と物性" 月刊地球. 号外17. 23-26 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "Computational Modeling of crystals and liquids in the system Na_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2" Geophysical Monograph. (in press). (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] V.Swamy: "High-temperature Ramen spectroscopy and quasi-harmonic lattice dynamic simulation of diopside" Phys.Chem.Minerals. (in press). (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "Molecular dynamics study of iron at Eaeth′s inner core condition" AIP Conference Proceedings. 309. 887-890 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Nakamuta: "Metamorphic temperature estimation for equilibrated ordinary chondrites by a plagioclase thermometer" Lunar and Planetary Science. XXVII. 931-932 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui(分担執筆): "The Earth′s Central Part : Its Structure and Dynamics" T.Yukutake(ed),Terra Sci.Pub.Co.,Tokyo, 6 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "Comparison between the lattice dynamics and molecular dynamics methods, calculation results for MgSiO_3 perovskite" Geophys.Res.Lett.21. 1659-1662 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "A transfeable interatomic potential model for crystals and melts in the system CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2." Mineral.Magazine. 58A. 571-572 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "Molecular dynamics study of iron at Earth's inner core condition. In High-Pressure Science and Technology-1993" AIP Conference Proceedings 309.Schmidt et al.(eds). 887-890 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "Molecular dynamics simulation of structures, bulk moduli, and volume thermal expansivities of silicate liquids in the system CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2" Geophys.Res.Lett.23. 395-398 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "Molecular dynamics study of the structures and bulk moduli of crystals in the system CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2" Phys.Chem.Minerals. 23. 345-353 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] A.Patel: "A computer simulation approach to the high pressure thermoelasticity of MgSiO_3 perovskite" Phys.Earth Plant.Inter.98. 55-63 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Y.Nakamuta: "Metamorphic temperature estimation for equilibrated ordinary chondrites by a plagioclase thermometer" Lunar and Planetary Science. XXVII. 931-932 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: "Computational Modeling of crystals and liquids in the system Na_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2" Geophysical Monograph.American Geophysical Union. (in press). (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] V.Swamy: "High-temperature Ramen spectroscopy and quasi-harmonic lattice dynamic simulation of diopside" Phys.Chem.Minerals. (in press). (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Matsui: Computer simulation of the structural and elastic properties of iron at earth's inner core conditions. In The Earth's Central Part : Its Structure and Dynamics. T.Yukutake (ed) Terra Sci.Pub.Co., Tokyo, 29-34 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 1999-03-09  

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