鉄-マグマ間の元素分配に対する軽元素の効果と地球型惑星の進化

轻元素对铁与岩浆元素分布及类地行星演化的影响

• 批准号: 12640411
• 负责人: 鈴木 敏弘
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Gakushuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12640411/
• 关键词: 元素分配; 超高圧; ケイ酸塩メルト; 地球核

6-8マルチアンビル型超高圧発生装置を用いて5〜15GPaの圧力範囲で、Fe-Ni合金などの金属と、珪酸塩鉱物との混合物の融解実験を行い、回収した試料中の金属相と珪酸塩の組成を分析することにより、元素分配係数を求めた。組成分析には、電子線マイクロアナライザーを用いた。試料加熱用のヒーターにはRe箔を円筒状にして用い、その中にAl_2O_3またはMgOのカプセルを入れ、このカプセルの中に試料を入れて実験を行った。試料を高温にして珪酸塩と金属相が融解した状態に長時間保持すると、カプセルやReヒーターと試料が反応してしまうため、高温高圧状態での保持時間は、10分以下として実験を行った。本年度に行った実験から観測された、融解した金属相と珪酸塩メルト間においてのFe-Ni交換反応を考えたNiの分配係数は、5GPaでおよそ30、15GPaでは約10であり、圧力の上昇と伴に分配係数が1に近づく傾向が観測された。この結果と金属相に水素が溶解した状態での分配係数とを比較すると、水素が金属鉄中へ溶解することによる分配係数への影響は、明確には認められなかった。また、La、Reについても分配挙動を観測したが、Laは珪酸塩メルト、Reは金属相にほとんどが濃集し、他の相には検出限界以下しか存在しなかったため、正確な分配係数は求めることが出来なかった。また、本年度に行った実験条件では、酸素は金属鉄中にはほとんど溶解しなかった。10GPaを越えるような高圧下においては、融解した金属鉄相に多量の酸素が溶解するという報告がある。しかし、これは単純なFe-FeO系の実験からの予測であり、本研究のように珪酸塩メルトが共存する状態では、FeO成分は基本的には珪酸塩メルト相に入るため、融解した金属鉄中には酸素はほとんど溶解しないと考えられる。

6-8 マ ル チ ア ン ビ ル high 圧 発 を raw device with い て 5 ~ 15 gpa の pressure fan 囲 で, Fe - Ni alloy な ど の metal と, stating acid salt 鉱 content と の mixture の melting be 験 を い, back 収 し た の metal phase in the sample と stating acid salt of の を analysis す る こ と に よ り, element distribution coefficient を o め た. For composition analysis, に and electronic wires, use た た. Sample heating の ヒ ー タ ー に は Re foil を has drifted back towards &yen; tubular に し て い, そ の に in Al_2O_3 ま た は MgO style の カ プ セ ル を into れ, こ の カ プ セ ル の に try を material into the れ て be 験 を line っ た. Sample temperature を に し て stating acid salt と が melting metal phase し た state に long time す る と, カ プ セ ル や Re ヒ ー タ ー と sample が anti 応 し て し ま う た め state, high temperature and high 圧 で の は keep time, 10 points below と し て be 験 を line っ た. Line this year に っ た be 験 か ら 観 measuring さ れ た, melting し た metallic phase と stating acid salt メ ル ト between に お い て の Fe - Ni exchange 応 を exam え た Ni の は distribution coefficient, 5 gpa で お よ そ 30, 15 gpa で は about 10 で あ り, pressure rising の と with に distribution coefficient が に nearly 1 づ く tendency が 観 measuring さ れ た. こ の results と metal phase に water essence が dissolve し た state で の distribution coefficient と を compare す る と, water element が dissolved metal iron objects へ す る こ と に よ る distribution coefficient へ の influence は, clear に は recognize め ら れ な か っ た. ま た, La, Re に つ い て も distribution 挙 dynamic を 観 measuring し た が, La は stating acid salt メ ル ト, Re は metallic phase に ほ と ん ど が concentration し, he の に は 検 out under limit し か exist し な か っ た た め, correct な distribution coefficient は o め る こ と が out な か っ た. Youdaoplaceholder0, in this year, に conducted った experimental conditions で また, and the dissolution of に に ほとん ほとん ほとん な な in the acid of <s:1> metallic iron is な な った った った った った った った な った な った な った. The more 10 gpa を え る よ う な high 圧 に お い て は, melting し た metal iron objects phase に の abundant acid essence が dissolve す る と い う report が あ る. し か し, こ れ は 単 pure な Fe - FeO の be 験 か ら の be で あ り, this study の よ う に stating acid salt メ ル ト が coexistence す る state で は, FeO composition は basic に は stating acid salt メ ル に ト phase into る た め, melting し た metal iron objects に は acid element は ほ と ん ど dissolved し な い と exam え ら れ る.

项目成果

Matsuzaka,K.,M.Akaogi,T.Suzuki and T.Suda: "Mg-Fe partitioning between silicate spinel and magnesiow stite at high pressure : experimental determination and calculation of phase relations in the system Mg_2SiO_4-Fe_2SiO_4."Physics and Chemistry of Mineral

Matsuzaka,K.,M.Akaogi,T.Suzuki 和 T.Suda：“高压下硅酸盐尖晶石和镁铁矿之间的 Mg-Fe 分配：Mg_2SiO_4-Fe_2SiO_4 体系中相关系的实验测定和计算。”物理和化学

Suzuki,T.,M.Akaogi,and E.Nakamura: "Partitioning of major elements between garnet-structured minerals and silicate melt at pressure of 3-15 GPa."Physics of Earth and Planetary Interior. 120. 79-92 (2000)

Suzuki, T.、M.Akaogi 和 E.Nakamura：“在 3-15 GPa 压力下，石榴石结构矿物和硅酸盐熔体之间主要元素的分配。”地球和行星内部物理学。