太古代に産出したマグマ「コマチアイト」の生成における水の影響

水对古代产生的岩浆“科马提岩”形成的影响

• 批准号: 09214214
• 负责人: 井上 徹
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Ehime 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09214214/
• 关键词: コマチアイト; 太古代; 超塩基性岩; 初期地球内部; マグマ; 元素分配; 微量元素; 高圧実験

コマチアイトは主に太古代に産出した超塩基性岩で、この起源を研究することは初期地球内部の状態を解明する手がかりを与える。本年度は、このコマチアイトが含水条件下での生成されうるのかを定量的に調べるため、パイロライトにH_2Oを加えた系で数種類の微量元素(Sc,Yb,Gd,Sm,La,Ti)をドープし、メルトとgametとの微量元素の配分を調べた。実験圧力は5.5〜20GPaまで、温度は1300〜1500℃である。実験結果は、一般的な特徴としては、相対的にイオン半径の小さいScやYbはgarnet中に入り、他の元素は液中に入るが、これが高圧になるにつれて、すべての元素が液中に入りやすくなるという傾向に向かう。すなわち、Garnet/Liquidの分配係数は負の圧力依存性を持つ。この結果を使ってgarnetを液相から取り去ったときの液組成のGd/YbとAl/Tiの変化を計算すると、35億年前のコマチアイトは含水条件下で5〜10GPaの圧力で5〜25%のgarnetの分別で生成されうることが解る。これは、無水系では20-50%のgarnetの分別が、しかも15GPa以上で安定なmajorite garnetにおいて必要なのと好対照である。これらの結果と以前の我々の研究結果を総合すると、コマチアイトを含水条件下で生成するには、5〜7GPaの圧力で、さらには1500℃付近の温度で十分である。このように、無水条件下での生成に比べて、非常に低圧低温で生成可能であり、この事実は地球の熱史を再考しなければならなくするかも知れない。本研究成果は今Science誌に投稿中である。

小菊岩主要是一种古老的夸张岩石，研究其起源为阐明地球早期内部状态提供了线索。在今年，为了定量研究该comachiite是否可以在含水条件下产生，将几种类型的微量元素（SC，YB，GD，SM，LA，LA，TI）掺入具有H_2O的Pyrolite，并研究了熔体和Gamet之间的痕量元素的分布。实验压力范围为5.5至20 GPA，温度范围为1300至1500°C。实验结果表明，一般特征是，离子半径相对较小的SC和YB进入石榴石，而其他元素进入液体，但是随着这达到高压，所有元素都变得更有可能进入液体。也就是说，石榴石/液体的分区系数具有负压依赖性。使用此结果，我们计算出从液相去除石榴石时GD/Yb和al/Ti的变化，很明显，在含水条件下，在5-10 GPA的压力下，可以在5-25％的石榴石分级以5-25％的石榴石分馏中产生35亿年历史的野鸡。这与在无水系统中需要20-50％的石榴石分离和大型石榴石的需求形成鲜明对比，后者的稳定在15GPA或更高时。综上所述，这些结果和我们先前的研究，在1500°C左右的5-7 GPA甚至温度的压力足以在含水条件下产生Comachiite。因此，与在无水条件下产生的情况相比，它可以在非常低的压力和低温下产生，这可能需要重新思考地球的热病史。这项研究的结果目前已提交科学。

项目成果

INOUE,T.: "The effect of water in the Earth's mantle materials" Proc.5th NIRIM International Symposium on Advanced Meterials. (印刷中).

INOUE, T.：“水对地球地幔材料的影响”Proc.5th NIRIM 国际先进材料研讨会（正在出版）。

INOUE,T., IRIFUNE,T.他2名: "Decomposition of K-amphibole at high pressores and implications for subduction zone volcanism" Physics of Eath and Planetary Interiors. (印刷中).

INOUE, T.、IRIFUNE, T. 和另外 2 人：“K-角闪石在高压下的分解及其对俯冲带火山作用的影响”地球和行星内部物理学（正在出版）。

井上徹: "マントル物質の相平衡及び鉱物物性に対するH_2Oの影響" 鉱物学雑誌. (印刷中).

Toru Inoue：“H_2O 对地幔材料的相平衡和矿物性质的影响”矿物学杂志（正在出版）。