上部マントル中の300kmのX-不連続面の成因について、これまでいくつもの仮説が提案されてきたが、いまだに謎とされているとなる。その理由は、これまで得られた物質科学データの精度が不足していたため、それぞれの仮説が地震波観測データを満足させることができるかどうかの判断が困難であったことが挙げられている。そこで、我々が提案している「シリカ鉱物構造相転移」仮説を検証することが、本研究課題の目的である。この地球科学における、この第一級の問題に対して、本研究では理論研究と実験研究を有機的に結びつけて、解明を試みるアプローチを行っている。 2年目の計画では、1年目に立ち上げた実験手法を用いて研究を進め、それと同時に1年目で確立した理論計算手法の研究を進めることが目的であった。研究は当初の予定通り進み、実験および計算の成果が出始めた。実験については、実験出発物質として合成した玄武岩を用い、高圧実験を進めた。実験データについては解析中であり、解析結果を考慮して、3年目にどのような温度圧力条件で実験を行うかを決めたい。理論計算に関しては、第一原理分子動力学法を用い、高温高圧条件下において鉱物の弾性物性を計算した。3年目は、これらのデータをまとめ、シリカ鉱物が構造相転移を起こすと予想されている深さ300kmに相当する圧力10ギガパスカル付近の極限条件での物性データを見積もり、研究仮説の検証を行う予定である。
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