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本研究課題の目的は、地震学的観測から報告されている下部マントル最下部での地震波の低速度層の起源を解明することである。その目的ため、マントル物質およびコア物質の物性特性について、高温高圧条件でのその場測定を行うことを試みた。最終年度では、純鉄と流体鉄とケイ酸塩マントル物質の反応物の一つと考えられている炭化鉄について研究を行った。その結果、純鉄は、地球下部マントルに相当する圧力条件では、磁気相転移を起こし、反強磁性体から常磁性体へ変化が起こることを確認した。つまり、コア・マントル境界に相当する圧力条件では、常磁性体の純鉄が安定であり、常磁性体の物性を用いて、地震波速度の見積もりを行うことが必要であることが判明した。また、炭化鉄の研究においても、強磁性体から常磁性体への磁気相転移が起こることを確認し、常磁性体の弾性波速度の見積もりを行った。これまでの研究結果から考察すると、下部マントル最下部での地震波の低速度層は、固体の物性変化のみでは説明することが困難である。これらのことから、低速度層の起源として、液体の存在が必要であることが導かれた。低速度に対する寄与としては、ケイ酸塩メルトより、鉄のメルトの方が大きく、少ない量で、低速度領域を形成することが可能である。一方、下部マントルに相当する温度では、温度が低すぎるため純鉄のメルトは固化してしまい、安定ではない。したがって、ある程度の軽元素が溶け込んだ鉄メルトであることが必要であることが導かれた。ケイ酸塩メルトの可能性については、ある程度の量のケイ酸塩メルトが存在すれば、低速度を説明できる。しかし、この場合、多量のメルトは浸透流により、上方へ移動していってしまい、安定に存在することは難しい。可能性としては、固体よりも密度が大きいケイ酸塩メルトの存在が必要であることが判明した。
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