マントル物質のダイナミックスに関する研究

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マントル物質の流動とマントル物質の溶融に伴う分離のプロセスを解明すべく、いくつかの視点からの研究を行ない、また、新しい手法確立のための設備を整備した。設備としては、マントル物質の流動性の研究を行なうためにガス圧式高温低速度変形実験装置の設計・製作に着手した。現在、高温・高圧容器の製作を完了し、歪と応力を制御する機構の開発を行なっている。また、マントル物質の高圧下での溶融分化のプロセスを研究するための装置として、2000トンプレスを新たに設置し 超高圧下での高温状態を安定につくりだすための準備をすすめている。以上のような装置の開発・設置と平行して名古屋大学、愛媛大学に既設の高圧装置を利用して、種々の研究を行なった。 地球のコアを構成するFe合金系については、Fe-Ni-FeO-FeSの4成分系について、15GPa程度までの溶融関係の大局が明らかになった。マントル主成分系については、【Mg_2】Si【O_4】-MgSi【O_3】-FeSi【O_3】についての20GPaまでの溶融関係がほボ明らかになり、【Mg_2】Si【O_4】が2段階の不一致溶融を起すこと、水和硅酸塩が2200℃、20GPaでも安定であり、マントル深部での水の担い手として存在し得ることなどの重要な結果が得られている。また。超高圧下でのメルトの密度や粘性の測定、新しい測定法の開発も行なわれると共に、メルトの密度の理論的推定法も検討された。このようにして得られたパラメーターと上記の溶融関係の結果をもとに、マグマオーシャン中の分別晶出、対流、部分溶融による分化などについての種々の検討がなされた。その結果上部マントルがレルゾライト組成の共融メルトとして生みだされたはずであるという結論や、下部マントルがほぼ純粋なペロブスカイトでなければならない必然性などが導かれた。