| 研究課題/領域番号 |
16540442
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
岩石・鉱物・鉱床学
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
松井 正典 兵庫県立大学, 大学院生命理学研究科, 教授 (90125097)
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| 研究分担者 |
萩谷 健司 兵庫県立大学, 大学院生命理学研究科, 助手 (70237907)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2006
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| キーワード | ケイ酸塩結晶 / ケイ酸塩融体 / 高温高圧 / 計算機シミューレーション / 地球内部 / Earth' s mantle / breathing shell model |
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| 研究概要 |
Na_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2(NCMAS)系の種々結晶と融体は地殻及びマントルの最主要構成物質である。我々は、今回NCMAS系の種々結晶と融体に適用できる、多体相互作用を含んだ精密な相互作用モデルを導くとともに、MD法を用いて、それら種々結晶と融体の構造、体積弾性率、熱膨張率等を高精度で再現することに成功した。
系のポテンシャルエネルギーを、クーロン項、ファンデァワールス引力項、反発項から成る二体間相互作用の和で表した。加えて、酸素イオンについては、多体相互作用を取り扱うべくbreathing shell modelを適用した。酸素イオンのbreathingを含む必要なエネルギーパラメータは、NCMAS系の種々結晶の常温常圧下における実測の構造、体積弾性率、熱膨張率、及びエンスタタイト、ウォラストナイト、ディオプサイド、アルバイト、及びアノーサイト融体の常圧1900Kにおける密度、体積弾性率、熱膨張率の実測データの全てを精度良く再現するとの条件を用いて経験的に求めた。NCMAS系の任意の化学組成を持っ結晶と融体に適用するため、各イオンの有効電荷については、2q(Na)=q(Ca)=q(Mg)=2/3q(Al)=1/2q(si)=-q(O)に制約した。
今回取り扱った結晶が極めて多様な構造をとるにも拘わらず、MDシミュレーションを用いて、それぞれの実測の構造、体積弾性率、熱膨張率の全てを高精度で再現することに成功した。加えて、常圧1900Kにおけるエンスタタイト、ウォラストナイト、ディオプサイド、アルバイト、及びアノーサイト融体についても密度、体積弾性率、熱膨張率の実測データとMD値の一致は極めて満足ゆくものであった。
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