高圧下における金属・シリケイト間の希ガスの分配実験

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最近の希ガス研究から地球内部には始源的な太陽型組成の同位体比をもつヘリウムとネオンが残っていることがわかっている。Davies(1990)は、始源的なヘリウムは地球のマントルではなく、コアにあって、ゆっくりと地球表面に脱ガスしているのではないかと考えた。このことは、ヘリウムは、コア・マントル分離の際シリケイトよりも金属のコアに入りやすいということを前提にしている。我々はこの仮説を検証するため高圧下におけるシリケイト・金属間の希ガスの分配実験を行った。(1)最初の実験では、トルコの玄武岩と鉄粉を体重比にして約1:1(重量比1:3)に混合した試料を用いた。5,20,60,100kbの圧力下で、1600℃に温度を上げ、急冷した後、金属相とシリケイトガラス相を分離し、それぞれの希ガス含有量を気体用質量分析計で測定した。金属・シリケイト間の希ガスの分配係数は1より小さく、圧力が増加するにつれて減少することがわかった。(2)次に、シリケイト試料に玄武岩ではなく、超塩基性岩を用いた実験を行った。超塩基性岩としては、日本一の目潟のレルゾライトを用いた。5,20,40,60kbで、やはり1600℃での金属とシリケイトガラス間の希ガスの分配を調べた。希ガスの分配係数は、やはり1より小さく、圧力が増加するにつれて減少する。現在までに行った実験では、いずれも希ガスは金属相よりもシリケイト相に優先的に分配されるという結果であった。これらの結果は、もし平衡下でコアがマントルから分離したとしたら、希ガスはコアには入らなかったということを示唆している。現在、より現実に近い系として鉄に硫黄をいれた試料についての実験を継続中である。