地球内部の揮発性成分と大気の起源

地球内部的挥发性成分和大气的起源

• 批准号: 01611504
• 负责人: 藤井 敏嗣
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01611504/
• 关键词: マグマオ-シャン; 原始大気; 溶融鉄; 外核の軽元素; 核形成

地球初期に存在したと考えられるマグマオ-シャンと原始大気との反応平衡により、原始大気組織が決定されたと考えられている。マグマオ-シャンの主体は珪酸塩溶融体であるが、これには炭素あるいは二酸化炭素は低圧では殆んど溶解しない。このため、炭素質隕石を地球始源物質とした場合、原始大気中の二酸化炭素濃度が高くなりすぎ、地球初期の冷却が効率的に行われないという可能性が指摘されていた。本研究では、マグマオ-シャンのもう一つの構成要素であり、現在の核を形成するもととなった、金属鉄が炭素成分を地球内部に固定し、原始大気中の炭素成分を減少させる候補となり得るとの観点から、鉄一炭素系の相関系を高温高圧実験により調べた。この系は酸化状態に大きく影響されるため、本実験に先立ち、高圧容器内の酸化状態を測定する方法を開発した。実験は4〜12GPaの範囲で行なった。その結果、鉄一炭素系では、FeとFe_3Cの共融系であり、共融点組成、温度ともに今回の圧力範囲内では変化しないことが判明した。このことは、マグマオ-シャンの表層近くでの原始大気との反応の結果、始源物質に含まれていた炭素のかなりの部分は溶融鉄中にとり込まれ、マグマオ-シャン内を沈降して、地球深部まで運ばれた可能性が高いことを意味する。したがって、原始大気中の炭素成分量はそれほど高くならず、H_2Oが主体であることになる。このことは、初期地球の冷却史に主要な制約を与える。また、マグマオ-シャン表層部で溶融鉄中に固定された炭素が核形成にともなって、中途ではきだされることなく、地球中心部まで運ばれた可能性が示唆される。これにより、これまで考慮されることが殆んどなかった炭素も、現在の外核中の外核中の軽元素として重要な候補である可能性が高くなった。

Early earth に exist し た と exam え ら れ る マ グ マ オ - シ ャ ン と original big 気 と の anti 応 balance に よ り, big 気 organization が original decision さ れ た と exam え ら れ て い る. マ グ マ オ - シ ャ ン の subject は stating acid salt melt body で あ る が, こ れ に は carbon あ る い は two acidification low carbon は 圧 で は perilous ん ど dissolved し な い. こ の た め を earth original material, carbon quality meteorite と し た occasions, the original big 気 acidification の 2 in high carbon concentration が く な り す ぎ の early, earth cooling が に line of the working rate わ れ な い と い う possibility が blame さ れ て い た. This study で は, マ グ マ オ - シ ャ ン の も う a つ の elements で あ り, now の を form す る も と と な っ た objects, metal iron が carbon composition を に し fixed in the interior of the earth, in the original big 気 の carbon composition を reduce さ せ る alternate と な り have る と の 観 point か ら, iron objects a carbon phase の masato を high temperature and high 圧 be 験 に よ り adjustable べ た. こ の is a state は acidification に big き く influence さ れ る た め, this be 験 に ち, high 圧 first container の acidification condition を determination す る method を open 発 し た. Practical experience: 囲で 4 to 12GPa. General department: 囲で. Youdaoplaceholder1. そ の results, a carbon iron objects で は, Fe と Fe_3C の communion department で あ り composition, temperature, melting point と も に の today back pressure inside fan 囲 で は variations change し な い こ と が.at し た. こ の こ と は, マ グ マ オ - シ ャ ン の surface near く で の original big 気 と の anti 応 の results, original material に ま れ て い た carbon の か な り の part は melt iron objects in the に と り 込 ま れ, マ グ マ オ - シ ャ ン を sink within し て, deep earth ま で luck ば れ likely が た い こ と を mean す る. Youdaoplaceholder0, the proportion of <s:1> carbon in the original atmosphere is それほ それほ <s:1> high くならず, the main body of H_2Oが is である とになる とになる とになる. The main な constraints of the early Earth <s:1> cooling history に are を and える. ま た, マ グ マ オ - シ ャ ン surface of で に fixed in the melt iron objects さ れ た carbon が nucleation に と も な っ て, midway で は き だ さ れ る こ と な く, the center of the earth ま で luck ば れ が た possibility in stopping さ れ る. こ れ に よ り, こ れ ま で consider さ れ る こ と が perilous ん ど な か っ た carbon も, now の の in the outer core in the outer core の 軽 element と し て important な alternate で あ likely が る く な っ た.

项目成果

Yasuda,A.& Fujii,T.: "In situ oxygen fugacity measurement under high pressure with solid electrolyte oxygen fugacity sensor" Amecicn Mineralogist.

安田，A.

平山義治、藤井敏嗣、栗田敬: "外核中の軽元素としての炭素" 岩鉱学会誌.

Yoshiharu Hirayama、Toshitsugu Fujii、Takashi Kurita：“碳作为外核中的轻元素”，日本岩石矿物学会杂志。