抄録
高温高圧実験においては、広範な温度圧力領域にわたる高精度な圧力スケールの使用が不可欠である。圧力スケールとしては、次のような性質が求められる：化学的に不活性であること、熱力学的に安定であること、高精度な温度-圧力-体積状態方程式が求められていること、圧縮率が小さすぎないこと、X線回折パターンが単純なこと。これらの条件を満たすものとして、近年金及びペリクレイスの圧力スケールが高温で良く用いられている。金については、Jamieson et al.(1982)、Anderson et al.(1989)、Shim et al.(2002)による圧力スケールが、またペリクレイスについては、Jamieson et al.(1982)、Matsui et al.(2000)、Speziale et al.(2001)のもの等が報告されている。我々は今回これら2種の圧力スケールのそれぞれの特徴と精度について、マントル深部を想定した温度圧力条件下における詳細な検討を行なったのでその結果を報告する。金スケールについては、いずれの報告も電子熱圧力の効果を全く考慮していないので、電子熱圧力が大きくなる高温領域での使用に際しては特別な注意が必要である。故に、我々はまず、金の電子熱圧力を、uniform electron gasモデルを用いて、且つ交換相関ポテンシャルについては、random-phase近似（Kanhere et al., 1986）に基づいて、広範な温度圧力範囲について求めた。その結果、体積一定下での電子熱圧力は、温度Tの２乗にほぼ比例して増加すること、また電子熱圧力は、体積にはあまり依存しないことを見出した。一方、体積一定下での格子熱圧力は、温度Tの１乗に比例するので、電子熱圧力の寄与は温度増大とともに益々大きくなることを見出した。故に、衝撃圧縮実験等における超高温データを取り扱う場合は、電子熱圧力の正確な見積りが不可欠である。しかしながら、電子熱圧力は温度2000 K及び3000 Kではそれぞれ0.1 及び0.2 GPaと求められ、この程度の温度領域では、電子熱圧力の全熱圧力への寄与は金ではあまり重要ではないとの結果を得たが、これは、Tsuchiya and Kawamura(2002)による金のバンド計算による結果と調和的である。Matsui and Nishiyama(2002)は、金とペリクレイスの同時圧力測定データに基づいて、Matsui et al.(2000)によるペリクレイス圧力スケールとAnderson et al.(1989)による金圧力スケールを詳細に比較した。その結果、660 kmの地震波不連続面を想定した圧力20～24 GPa、温度1873 Kにおいて、Anderson et al.(1989)による金スケールは、圧力を1.4(3) GPa低く見積もりすぎている可能性があると報告した。Shim et al.(2002)は最近、金の300 Kにおける準静水圧縮データ(Takemura, 2001)と金の衝撃圧縮データ(McQueen and Marsh, 1960; Jones et al., 1966等)に基づいて金の新たな温度-圧力-体積状態方程式を報告するとともに、Anderson et al.(1989)による金の圧力スケールは、660 kmマントル不連続面における圧力を1.0(2) GPa低く見積もりすぎていることを見出した。金とペリクレイス圧力スケールをマントル不連続面における物性の観点から議論する。
