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マグマ中における元素拡散同位体効果の実験的研究

岩浆中元素扩散同位素效应的实验研究

基本信息

批准号：
06222215
负责人：
土山明
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Osaka University
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：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

マグマの起源や分化を議論するとき同位体組成は重要なパラメータのひとつである。マグマ系における融解や結晶作用は高温でおこるので、固-液平衡に起因する同位体質量分別はほとんどおこらない。一方、マグマ中を同位体をもつ元素が拡散するときには、拡散種の質量,m:,によって拡散係数,D:,が異なるので、同位体質量分別がおこることが基体される。我々は、最近MCシミュレーションによりMgOメルト中でのMg,Oの自己拡散係数の同位体効果に関して、おおよそD∝m^<-0.1>の関係があることを示した。これは分子運動論から期待される関係(D∝m^<-0.5>)と比べて、質量依存性がかなり小さい。本研究では、このD-mの関係が、珪酸塩メルトでも成り立つのかどうかを明かにするため、珪酸塩メルトでのMDシミュレーションおよび室内実験による研究をおこなった。MDシミュレーションは、MgOおよびMgSiO_3メルトについてCaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系のポテンシャルパラメータを用いておこなった(N=1200,T=4000K,p=1 bar)。Oの自己拡散係数の質量依存性は、MgOに比べてMgSiO_3メルトの方が小さいことがわかった(MgO;D∝m^<-0.092±0.014>、MgSiO_3;D∝m^<-0.061±0.013>)。これはMgSiO_3メルトの方がMgOに比べてよりpolymerizeされているためと考えられる。一方、Si-Geを相互拡散させた実験の試料(NaAlSi_2O_6-NaAlGe_2O_6系,T=1400℃,p=9.5kb,t=4hrs)について、二次質量分析装置(SIMS)を用いてin-situでSiの同位体比(^<30>Si/^<28>Si)変化を測定した。Siの拡散距離に応じて100‰を越える大きな同位体質量分別が認められた。もしこの結果が正しいとすると、D∝m^<-0.5>程度の大きな質量依存性が期待される。これはMDシミュレーションの結果と一致せず、今後の課題である。

マグマの origin や differentiation を discussion するとき isotope composition は important なパラメータのひとつである. The マグマ system melts and crystallizes, causes high temperature and solid-liquid equilibrium, and causes isotopic mass respectively. One side, マグマ中をisotope をもつelement が拡sanするときには, 拡 scattered kind of mass, m:, にThe よって拡divergence coefficient, D:, the different なるので, isotope mass respectively がおこることがbase body される. I am 々は, recently MCシミュレーションによりMgOメルト中でのMg,Oの我拡 scattered system The effect of the number of the same position is the same as the relationship between the relationship between the number and the relationship between the number and the number.これはMolecular kinetic theoryからExpectationされるRelationship (D∝m^<-0.5>)とratioべて、Mass dependenceがかなり小さい. In this study, the relationship between D-m and では, the relationship between では and このD-mの, and the かにするため, 珪 acid塩メルトでのMD シミュレーションおよび内実験による Research をおこなった. MD シミュレーションは、MgOおよびMgSiO_3メルトについてCaO-MgO-Al_2O_3 -SiO_2 series のポテンシャルパラメータをいておこなった(N=1200,T=4000K,p=1 bar). The mass dependence of the O's own scattering coefficient, MgO ratio, MgSiO_3メルトのsquare, the small size, the small size, the MgO ratio (Mg O;D∝m^<-0.092±0.014>, MgSiO_3;D∝m^<-0.061±0.013>).これはMgSiO_3メルトの方がMgOに比べてよりpolymerizeされているためと卡えられる. On the one hand, the Si-Ge させた実験の sample (NaAlSi_2O_6-NaAlGe_2O_6 system, T=1400℃, p=9.5kb, t=4 hrs), the secondary mass spectrometer (SIMS) was used to measure the in-situ Si isotope ratio (^<30>Si/^<28>Si). Siの拡divergence distanceに応じて100‰を上える大きなisotope mass is recognizedめられた. The result is positive, the degree of D∝m^<-0.5> is large, and the quality dependence is expected.これはMD シミュレーションのThe results are consistent せず, and the future issues are である.