地球内部の水及び二酸化炭素の存在状態の解明

阐明地球内部水和二氧化碳的存在状态

• 批准号: 13740270
• 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 Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740270/
• 关键词: 地球内部; H_2O; CO_2; 含水相; 高圧; マントル; マントル遷移層; 相転移

本年度は当初の予定通り次の研究を行った。まず第1にマントル遷移層から下部マントルにかけて、水がどのように分配されているのかを明らかにするため、olivineとその高圧相のwadsleyite, ringwooditeさらにはその分解生成物のperovskite及びferropericlase間の水の分配を決定した。その結果、olivine, wadsleyite, ringwoodite, perovskite中の水の分配比は4:20:10:1程度であると決定された。このことはマントル遷移層は上部マントル及び下部マントルよりも水を保持しやすく、地球内部の大量の水の貯蔵庫であることを示唆する結果となった。本研究の1部はChen et al.(2002)として既に出版され、更なる結果も投稿予定である。第2にマントル遷移層から下部マントルにかけてCO_2がどの状態で存在し、またolivineの高圧分解相転移、すなわち660km地震学的不連続面にどのような影響を及ぼしているかを明らかにした。この結果、相転移境界はCO_2の影響により僅かながら高圧側に移動する結果となり、以前の結果と合わせると、上部マントルから下部マントルにかけてのCO_2の影響が明らかにされた。この結果に関しても投稿予定である。更に第3に珪酸塩マグマへの水の影響、特に含水ソリダスは明確に存在するのかという疑問を解決するための実験をdiopside-H_2O系、さらにはforsterite-diopside-H_2O系で行った。高圧下になればなるほど含水ソリダスの決定が怪しくなる様子が観察され、このことは高圧下で含水珪酸塩メルトといわゆる珪酸塩成分を溶かし込んだ水に富んだ流体相との組成が近づき、区別が困難になる結果となった。この結果に関しても執筆予定である。上記の研究以外にも共同研究としていくつかの研究に携わり、その投稿論文は研究発表欄に示してある。

今年，按照计划进行以下研究。首先，为了阐明如何从地幔过渡层分布到下层的水，确定了橄榄石与其高压相之间的水分布，Wadsleyite，Ringwoodite，甚至是钙钛矿，甚至是钙钛矿和铁质酶。结果，确定橄榄石，wadsleyite，ringwoodite和Perovskite的水比在4：20：10：1左右。这表明地幔过渡层比上层和下层更容易保留水，并且是地球内大量水的存储空间。这项研究的一部分已经发表，如Chen等人。 （2002年），将提交进一步的结果。其次，我们已经阐明了从地幔过渡层到下层的哪种状态CO_2，以及它如何影响橄榄石的高压分解相变，即660公里的地震学不连续性表面。结果，由于CO_2的影响，相变边界略微移动到高压侧，并且与先前的结果结合在一起，揭示了CO_2的影响。我还将发布有关此结果的信息。第三，我们进行了实验，以解决硅酸盐岩浆上是否明显存在水，尤其是使用Diopside-H_2O系统，甚至是Forsterite-Diopside-diopside-H_2O系统。据观察，随着压力在高压下，含有固体的水的测定变得更加可疑，这使其更接近水合硅酸盐熔体的组成和富含水的液相，其中所谓的硅酸盐成分被溶解，从而难以区分。我还将写这个结果。除上述研究外，他还参与了几项合作研究，他的提交论文在研究演讲部分中列出。

项目成果

J.Chen, T.Inoue, H.Yurimoto, D.J.Weidner: "Effect of water on divine-wadsleyite phase boundary in the (MgFe)_2SiO_4 system"Geophysical Research Letters. Vol.29,No.18. 22-1-22-4 (2002)

J.Chen、T.Inoue、H.Yurimoto、D.J.Weidner：“水对(MgFe)_2SiO_4体系中神圣-瓦兹利石相界的影响”地球物理研究快报。

井上徹, 圦本尚義: "マントル中に水の貯蔵庫は存在するのか?"月刊地球. 23. 504-506 (2001)

Toru Inoue，Naoyoshi Tsukamoto：“地幔中是否存在水库？”月刊地球。23. 504-506 (2001)

L.Liu, C.Lin, T.P.Mernagh, T.Inoue: "Raman spectra of hydrous g-Mg_2SiO_4 at various pressures and temperatures"Physics and Chemistry of Minerals. 29. 181-187 (2002)

L.Liu，C.Lin，T.P.Mernagh，T.Inoue：“水合g-Mg_2SiO_4在不同压力和温度下的拉曼光谱”矿物物理和化学。

L.Liu, C.Lin, T.P.Mernagh, T.Inoue: "Raman spectra of phase C (superhylaous phase B) at various pressures and temperatures"European Journal of Mineralogy. 14. 15-23 (2002)

L.Liu、C.Lin、T.P.Mernagh、T.Inoue：“不同压力和温度下 C 相（超玻璃相 B）的拉曼光谱”欧洲矿物学杂志。

井上 徹: "地球内部における水の役割"化学工学. 52. 89-96 (2001)

Toru Inoue：“水在地球内部的作用”化学工程 52. 89-96 (2001)。