水素を含む下部マントルペロブスカイト相の安定性と電気伝導性に関する構造科学的研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究課題は、"水"を含むAl含有Mg-perovskiteの安定性と電気伝導機構を構造科学的な観点から解明し、Al含有Mg-perovskite中の"水"が下部マントルにおける電気伝導・ダイナミックスに果たす役割を明らかにすることを目的とする。平成15年度および16年度において、H_2Oの飽和条件下における下部マントルの安定相を調べるために、MgO-SiO_2-Al_2O_3-H_2O系の高圧実験を行い、EPMAおよびマイクロフォーカスX線回折装置による生成物の相同定を行った。その結果、27GPaの圧力の下,少なくとも1400℃以上の温度では、perovskite相は生成せず、生成物の多くはphase Dであることが分かった。Al成分が含まれていないMgO-SiO_2-H_2O系の場合、phase Dは1200℃程度以上で分解してしまうが、今回の結果は、Al成分が含まれるとその構造安定性が増大することを示している。そこで、その構造安定性が増大する原因を結晶化学的見地から解明するために、高圧合成実験で得られた単結晶を用いてX線結晶構造解析を行った。その結果、電荷がより小さく、イオンサイズがより大きなAI^<3+>がSi^<4+>と置換することにより、互いに稜共有した八面体サイト間の静電的斥力が減少すると考えられる。この効果により、phase Dの構造安定性が増大すると解釈できる。