下部マントル条件におけるカルシウム珪酸塩ペロヴスカイトの第一原理シミュレーション

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19740331
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 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 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): 2007 – 2008
• キーワード: 地球・惑星内部構造 / 地殻・マントル物質 / 第一原理計算

研究概要

温度一定アルゴリズムを実装した第一原理分子動力学プログラムの開発と並列クラスターシステムの構築をおこない、マントル温度圧力条件下におけるCaSiO3ペロヴスカイトの安定構造と弾性特性のシミュレーションを実行した。その結果、マントル温度圧力条件全域において立方晶が安定となることが分かった。引き続きT=0Kの静的条件で弾性計算をおこなったところ、過去指摘された大きな剪断弾性特性は現れないことが見出された。

研究成果

• [雑誌論文] Unified analyses for P-V-T equation of state of MgO : A solution for pressure-scale problems in High P-T experiments, (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Tange, Y. Nishihara and T. Tsuchiya,
  • 雑誌名: J. Geophys. Res 114 ページ: B03208
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles investigation of the structural and elastic properties of hydrous wadsleyite under pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 114 ページ: B02206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Post-perovskite phase equilibria in the MgSiO3-Al2O3 system (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 19160-19164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin transition of iron in the Earth's lower mantle (2008)
  • 著者名/発表者名: J.-F. Lin and T. Tsuchiya
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Int 170 ページ: 248-259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elastic properties of phase D (MgSi2O6H6) under pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Int 170 ページ: 215-220
  • 査読あり
• [雑誌論文] α-Gd2S3 type structure in In2O3 : Experiments and theoretical confirmation of a new high-pressure polymorph in sesquioxide (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Yusa, T. Tsuchiya, J. Tsuchiya, N. Sata and Y. Ohishi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 78 ページ: 092107
  • 査読あり
• [雑誌論文] First principles prediction of new high pressure phase of InOOH (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya, T. Tsuchiya, A. Sano and E. Ohtani
  • 雑誌名: J. Mineral. Petrol. Sci 103 ページ: 116-120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rh2O3(II)-type structures in Ga2O3 and In2O3 under high pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Yusa, T. Tsuchiya, N. Sata and Y. Ohishi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 77 ページ: 064107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibrational properties of δ-AlOOH under pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya, T. Tsuchiya and R. M. Wentzcovitch
  • 雑誌名: Am. Mineral 93 ページ: 477-482
  • 査読あり
• [雑誌論文] Post-Rh2O3(II) transition and the high pressure-temperature phase diagram of gallia : A first-principles and x-ray diffraction study (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya, H. Yusa and J. Tsuchiya
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 76 ページ: 174108
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure-high-temperature phase relations of MgGeO3 : First-principles calculations (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya and J. Tsuchiya
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 76 ページ: 092105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and elasticity of Cmcm CaIrO3 and their pressure dependences : Ab initio calculations (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya and J. Tsuchiya
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 76 ページ: 144119
  • 査読あり
• [学会発表] Ab initio assessment of high-P,T phase equilibria in multi-component mineral systems文部科学省「最先端・高性能汎用スーパーコンピュータの開発利用」プロジェクト (2009)
  • 著者名/発表者名: 土屋卓久,土屋旬
  • 学会等名: 第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2009-03-05
• [学会発表] 高圧下結晶構造探索のための新アルゴリズム:Free Energy Surface Trekking, 文部科学省「最先端・高性能汎用スーパーコンピュータの開発利用」プロジェクト (2009)
  • 著者名/発表者名: 石河孝洋,土屋旬,土屋卓久
  • 学会等名: 第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2009-03-05
• [学会発表] Unified analyses for P-V-T equation of state of MgO : A solution for pressure-scale problems in High P-T experiments (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tange, Y. Nishihara and T. Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] Perovskite and post perovskite phase relation in the MgSiO3-Al2O3 system (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] First principles study on elastic, thermodynamic and vibrational properties of MgGeO3 post-perovskite (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Usui, T. Tsuchiya and J. Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] Dynamical effects of ionic size fluctuation : Ab initio and numerical simulations study (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya and J. Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Perovskite and post perovskite phase relation in the MgSiO3-Al2O3 system (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
  • 学会等名: 次世代ナノ情報機能・材料グループ成果報告会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] The role of ab-initio computations in Earth structure (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya
  • 学会等名: Workshop on ab initio calculations in geosciences
  • 発表場所: Cracow
  • 年月日: 2008-10-23
• [学会発表] 圧力誘起スピン転移の動的性質が弾性特性に与える影響について (2008)
  • 著者名/発表者名: 土屋卓久,土屋旬
  • 学会等名: 日本セラミクス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 小倉
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] Effects of hydrogen bond symmetrization on elastic properties of high pressure polymorphs of ice : first principles investigation (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
  • 学会等名: 「次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発」第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2008-03-05
• [学会発表] Effects of Si on the crystal structure and elastic property of Fe at Earth's inner core pressures (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Fujibuchi and T. Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] Vibrational and elastic properties of δ-AlOOH and phase D (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] Dynamical effect of the spin transition: A numerical simulation study (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya and J. Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] First principles studies of hydrous minerals under high pressure (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuchiya and T. Tsuchiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2007-12-10
• [学会発表] Post-corundum phases in Ga2O3 and In2O3 : X-ray diffraction experiments and theoretical computations (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Yusa, T. Tsuchiya, N. Sata and Y. Ohishi
  • 学会等名: International Workshop on Synchrotron High-Pressure Mineral Physics and Materials Science
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2007-12-06
• [学会発表] 下部マントル鉱物における鉄スピン転移の理論モデル (2007)
  • 著者名/発表者名: 土屋卓久
  • 学会等名: 特定領域研究「スタグナントスラブ」第3回研究シンポジウム
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2007-11-04
• [学会発表] High-to-low spin transition in magnesiowustite under pressure (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya, C. da Silva, R. M. Wentzcovitch and S. de Gironcoli
  • 学会等名: 「次世代ナノ情報機能・材料」成果報告会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-07-13
• [学会発表] Ab initio modeling of seismic velocity structure of deep mantle (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya and J. Tsuchiya
  • 学会等名: IUGG
  • 発表場所: Perugia
  • 年月日: 2007-07-06
• [学会発表] Effects of Si on the crystal structure and elastic property of Fe at Earth's inner core pressures (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Fujibuchi and T. Tsuchiya
  • 学会等名: IUGG
  • 発表場所: Perugia
  • 年月日: 2007-07-02
• [学会発表] Ab initio modeling of iron partitioning and acoustic velocities of the lower mantle phases (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya, J. Tsuchiya and T. Terawaki
  • 学会等名: 7th High Pressure Mineral Physics Seminar
  • 発表場所: 松島
  • 年月日: 2007-05-11
• [図書] Post-Perovskite : The Last Mantle Phase Transition (AGU Geophysical Monograph Series 174 (2007)
  • 著者名/発表者名: R. M. Wentzcovitch, K. Umemoto, T. Tsuchiya and J. Tsuchiya
  • 総ページ数: 79-97
  • 出版者: Thermodynamic properties and stability field of MgSiO3 post-perovskite
• [図書] Treatise on Geophysics (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Irifune and T. Tsuchiya
  • 総ページ数: 33-62
  • 出版者: Phase transitions and mineralogy of the lower mantle
• [図書] eds. D.A. Yuen, S. Maruyama, S. Karato, B.F. Windley, Springer, Dordrecht (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuchiya, J. Tsuchiya and R. M. Wentzcovitch
  • 総ページ数: 83-103
  • 出版者: Post-perovskite MgSiO3 investigated by first principles, Superplumes : Beyond Plate Tectonics
• [備考]
  • URL: http://www.ehime-u.ac.jp/~grc/news77.html