2003 Fiscal Year Annual Research Report
下部マントルの起源とダイナミックスに関する実験的研究
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13852005
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
伊藤 英司 岡山大学, 固体地球研究センター, 教授 (00033259)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神崎 正美 岡山大学, 固体地球研究センター, 助教授 (90234153)
米田 明 岡山大学, 固体地球研究センター, 助教授 (10262841)
桂 智男 岡山大学, 固体地球研究センター, 助教授 (40260666)
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| Keywords | 川井式装置 / 焼結ダイヤモンド / 63GPa発生 / 相平衡 / 溶融実験 / ペロフスカイト / 電気伝導度 / 弾性定数 |
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| Research Abstract |
焼結ダイアモンド(SD)を川井式装置に用いてこの装置の特徴である大容積、高い静水圧性を犠牲にすることなく超高圧を発生させる技術開発を行ってきた。本年度はアンピル先端切欠き1.5mmで作られる正八面体の試料空間(約1mm^3)にMgOスケールで63GPaまでの圧力を発生させた。さらに、内熱ヒーターを組み込んで高温を発生させても全く圧力低下を示さないことも確認された。こうして、55GPa,2600Kまでの高圧高温実験が恒常的に可能になり、深さ1500kmにいたるまでの下部マントル条件下でのペリドタイト、CIマントル物質および鉄合金を含んだ地球・惑星資源物質の相平衡、溶融実験が進行中である。
上記の装置を用いて電気伝導度測定の技法を開発し、(Mg_<0.93>Fe_<0.07>)SiO_3組成のイルメナイトとペロフスカイトの電気伝導度を40GPa,1400Kまで測定した。得られた活性化エネルギー、活性化体積は両者で大きく異なり前者の圧力依存性が極めて大きいことが判明した。また、ペロフスカイトの結果を下部マントルの電気伝導度モデルと対比すると従来の予測よりも大きな地温勾配が必要になる。
球共振法によりMgSiO_3ペロフスカイトの体積弾性率(K),剛性率(G)の温度依存性がそれぞれ-0.029(2)GPa/K、-0.024GPa/Kと決定され、断熱表層温度1600Kに対して地震学モデルは下部マントル組成がペリドタイト的であることを示唆された。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] Yoshino, T.: "Core formation triggered by grain boundary percolation"Nature. 422. 154-157 (2003)
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[Publications] Kubo, A.: "In situ X-ray observation of iron using Kawai-type apparatus equipped with sintered diamond : absence of beta phase up to 44 GPa and 2100 K"Geophys.Res.Lett.. 30. 1126 (2003)
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[Publications] Aizawa, Y.: "Temperature derivatives of elastic moduli of MgSiO3 perovskite"Geophys.Res.Lett.. 31. L01602 (2004)
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[Publications] Katsura, T.: "A large-volume high P-T apparatus for in situ X-ray observation'SPEED-mkII'"Phys.Earth Planet.Int.. (in press). (2004)
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[Publications] Ito, E.: "Melting Experiments of mantle materials under lower mantle conditions with Implication to Fractionation in magma ocean"Phys.Earth Planet.Int.. (in press). (2004)
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[Publications] Osako, M.: "Simultaneous measurements of thermal conductivity and thermal diffusivity for garnet and olivine under high pressure"Phys.Earth Planet.Int.. (in press). (2004)
