マントル物質の融解関係の精密決定とその地球分化への応用

初期地球におけるマントルペリドタイトの起源や,マグマの発生及び地球深部における物質循環を明らかにするため,マントル物質の精密な融解実験を行っている.昨年度までに行ってきた研究により,高温高圧下におけるオリビンとマグマとの間のMg-Fe交換分配係数(KD)を精密に決定し,KDの値は圧力依存性よりもメルトの重合度依存性が大きいことを明らかにしてきた.今年度はさらにオリビンとマグマの間の微量元素のメルト重合度依存性をより詳しく調べるため,様々なメルト重合度をもつマグマを合成し,それらとオリビンの間の微量元素の分配を1気圧において精密に決定する実験を行っている.同時に,初期地球におけるコア形成時における金属相とシリケイト相との元素分配に及ぼす,メルトの重合度の影響を明らかにするため,上記実験はFe-FeO酸素雰囲気で行い,FeNi合金とマグマとの間の微量元素の分配についても調べている.一方,超高圧下の水にはシリケイト成分が多量に溶解し,それらは低温のマグマとも呼ぶべき状態となり,また水はマントル物質の融解温度を下げたり生じるマグマの化学組成を変化させたりするため,地球深部における水の移動を明らかにすることは,マントル物質の融解や地球の分化を解明するために重要である.そこで,地殻物質の沈み込みに伴う地球内部での水の移動を解明するため,エクロジャイト中の鉱物と水との間の二面角を,高温高圧実験により決定した.測定された二面角は,沈み込みの温度圧力条件において60度よりも大きく,水は結晶粒界中に孤立して存在することが判明した.海洋地殻の沈み込みや,大陸下で起こりうる下部地殻のデラミネーション等により,水はエクロジャイト中の結晶粒界にトラップされて地球深部に運ばれている可能性がある.この成果はJournal of Geophysical Research誌に印刷中である.

初期地球におけるマントルペリドタイトの起源や,マグマの発生及び地球深部における物質循環を明らかにするため,マントル物質の精密な融解実験を行っている.昨年度までに行ってきた研究により,高温高圧下におけるオリビンとマグマとの間のMg-Fe交換分配係数(KD)を精密に決定し,KDの値は圧力依存性よりもメルトの重合度依存性が大きいことを明らかにしてきた.今年度はさらにオリビンとマグマの間の微量元素のメルト重合度依存性をより詳しく調べるため,様々なメルト重合度をもつマグマを合成し,それらとオリビンの間の微量元素の分配を1気圧において精密に決定する実験を行っている.同時に,初期地球におけるコア形成時における金属相とシリケイト相との元素分配に及ぼす,メルトの重合度の影響を明らかにするため,上記実験はFe-FeO酸素雰囲気で行い,FeNi合金とマグマとの間の微量元素の分配についても調べている.一方,超高圧下の水にはシリケイト成分が多量に溶解し,それらは低温のマグマとも呼ぶべき状態となり,また水はマントル物質の融解温度を下げたり生じるマグマの化学組成を変化させたりするため,地球深部における水の移動を明らかにすることは,マントル物質の融解や地球の分化を解明するために重要である.そこで,地殻物質の沈み込みに伴う地球内部での水の移動を解明するため,エクロジャイト中の鉱物と水との間の二面角を,高温高圧実験により決定した.測定された二面角は,沈み込みの温度圧力条件において60度よりも大きく,水は結晶粒界中に孤立して存在することが判明した.海洋地殻の沈み込みや,大陸下で起こりうる下部地殻のデラミネーション等により,水はエクロジャイト中の結晶粒界にトラップされて地球深部に運ばれている可能性がある.この成果はJournal of Geophysical Research誌に印刷中である.