希ガスの固・液分配に基づく地球大気形成過程の研究

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1.単斜輝石一玄武岩メルト系に対する希ガスの分配係数(固相/液相)をピストンシリンダー型装置で合成した試料を用いて測定した. ネオンからゼノンまでの各希ガスの分配係数が0.09から0.34の間に求まった. 相対的に重い希ガスの方が高い分配係数を示す傾向にある. これは従来の常識とは逆の傾向であるが, 比屋根・小嶋(1986)のオリビン一玄武岩メルト系に対する実験結果とは比較的よく合っている. 本実験の結果からすぐに一般的な結論を導き出すことはできないが, 分散係数の値が比較的高いこと(0.1のオーダー)は, 希ガスを効率的にマントルから大気へと抽出するためには, マグマの生成による希ガスのマグマへの濃集とマグマによる希ガスの地表への連搬というプロセスが, 多数回くり返される必要があることを示している.2.大気-固体地球間の希ガスの分配のされ方を調べる目的で, 上部マントルからの代表的な試料である海嶺玄武岩ガラス中の希ガス組成の分析をおこなった. 分析に際しては, 新しく, ヘリウム冷凍機を用いたヘリウム・ネオンの分離技術を導入し, 海嶺玄武岩ガラスのような高いヘリウム/ネオン比を持った試料に対しても, 微量ネオンの精密分析ができるようにした. 現在までに測定した試料の数は多くはないが, ネオンの同位体異常が3つの試料から, ゼノンの同位体異常が1つの試料から見つかり, 世界的にみても数少ない貴重なデータが得られつつある. とりわけネオンの同位体組成が大気とマントルで異なっていることが確認されたことは大問題であり, 従来考えられていたように, 大気が単純にマントルから抽出されたものだとしては説明がつかない. 大気中のネオンの90パーセント以上が吹きとばされるようなプロセスが存在した可能性も考える必要が出てきた. 今後とも詳しい測定データの蓄積が必要である.