研究課題
地球中心部の温度構造モデルの構築のために重要な(1)マントルおよび(2)核に関する研究結果を以下にまとめる。(1) マントル鉱物の化学組成は熱伝導度といった物性値に関係するため重要である。下部マントルの主要構成物質であるペロブスカイト(Pv)相およびマントル最深部に存在するポストペロブスカイト(PPv)相とフェロペリクレース(Fp)相の間の鉄-マグネシウム元素分配関係について研究を行った。Pv-Fp間では圧力が上昇するとともに、Fp相中の鉄に見られるスピン転移の進行に対応して鉄がFp相により分配されることが分かった(Sakai et.al., 2009 In press)。またPPv-Fp間のFe-Mg分配関係はPv-Fp間の場合よりも系全体の鉄の量に対して大きな組成依存性を持つことを明らかにした(Sakai et.al., 2009 under revision)。(2) 地球中心での温度は地球の核を構成する鉄-軽元素系合金の高圧力下での融点で決定される。鉄-軽元素系合金の融点の圧力依存性は、融点以下の温度での結晶構造によって変化するため、超高圧条件下における鉄-軽元素系合金の結晶構造の決定は重要である。本研究ではFe-S系において高圧下でのみ存在するFe_3S相にさらにNiを加えた、(Fe, Ni)_3S相の安定性について264GPa, 1940Kまで調べた。大型放射光施設SPring-8のBL10XUにおける高温高圧その場粉末X線回折実験により、64GPaにおいて完全なメルト状態にある試料からのX線回折線の取得に成功した。また200GPa, 2550Kで融解の兆候が見られ、264GPa, 1940Kでは固相状態であることが分かった。(Sakai et.al., 2009 In preparation)。
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American Mineralogist (In press)
