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2023 年度 研究成果報告書

沈み込みスラブの熱伝導率の研究 -下部マントルの温度不均質構造の解明に向けて-

研究課題

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研究課題/領域番号 20K04110
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関愛媛大学

研究代表者

出倉 春彦  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 講師 (90700146)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード格子熱伝導 / 下部マントル / 玄武岩 / パイロライト / 第一原理計算
研究成果の概要

地球内部の温度は現在でも不確かな物理量の一つである。スラブ・マントルの両者の鉱物組成の違いを反映して,マントル内部は極めて不均質な温度構造が実現していると考えられている。本研究では,種々の沈み込みスラブ上面の玄武岩組成層の構成鉱物および中・下面のパイロライト構成鉱物を対象として第一原理格子動力学計算を実施し,スラブの沈み込みに由来する下部マントルの温度不均質構造の制約のために必要となる格子熱伝導率を理論的に決定した。

自由記述の分野

計算物質科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

マントル鉱物の格子熱伝導率は,地球ダイナミクス等の解明に必要となる物理量である。しかし,下部マントル温度・圧力条件下の実験は依然として容易ではない。また,理論研究においても,鉄固溶体などの現実的な化学組成を対象とした計算報告例は極めて少ない。本研究では,沈み込みスラブを構成する鉱物の端成分組成の深部マントルその場条件における格子熱伝導率,ならびに,高温高圧下における鉄固溶効果等について,先駆的な研究成果が得られた。今後,これらの物質科学的な知見を取り入れた熱的進化モデリングの構築を通じて,地球内部の温度構造の進化(熱史)についての理解が促進されるだろう。

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公開日: 2025-01-30  

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