マントル最下部構成鉱物の圧力-体積-温度状態方程式の確立

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高輝度放射光施設SPring-8(兵庫県)のビームラインBL10XUへ設置した抵抗加熱(外熱)式ダイアモンドアンビルセル(DAC)を用いて、マントル最下部構成鉱物の相関係、および物性を測定した。1.昨年度実験が終了していたCaSiO_3組成のペロブスカイトの相転移温度圧力境界について、国際学会誌Earth and Planetary Science Lettersに投稿した。現在改定稿を提出し、編集委員からの返答待ちである。2.MgSiO_3組成のポストペロブスカイト、ペロブスカイトの熱膨張率を測定し、圧力-体積-温度状態方程式を両相について構築した。出発物質にMgSiO_3組成のゲルを用い、DACに封入した。ペロブスカイト、ポストペロブスカイトそれぞれの安定領域内でレーザー加熱を行い、一つのセルの中で2相を合成した。これにより、低圧相と高圧相の体積の同時測定、直接比較が可能である。抵抗加熱式DAC、およびレーザー加熱DACにより、高温高圧X線その場観察実験を行い、それぞれの装置で、832K、2330Kまでの両相の熱膨張率を測定した。実験データをバーチマーナガンの状態方程式にフィットし、熱弾性パラメータを決定した。その結果、マントル最下部条件において、(1)両相の体積差(密度差)は温度に依存せずほぼ一定(1.5%)である。(2)両相は同程度の熱膨張率を持つ。(3)両相の熱膨張率は1.1^*10^<-5>K^<-1>と小さく、密度差1.5%は、相転移を考えない場合の1000Kの温度異常に対応することがわかった。これらの結果をマントルダイナミクスと関連させて議論し、現在国際学会誌Earth and Planetary Science Lettersに投稿準備中である。