高圧下での含水珪酸塩メルトの密度と圧縮率

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本研究の目的は、地球マントルの主要5成分(SiO2、A1203、MgO、FeO、CaO)-H20系のメルトの密度と圧縮率を地球内部条件下で測定することである。その結果と地球マントルを構成している固体の密度と圧縮率を比較することによって、地球内部での物質移動の実際を理解する。本研究がターゲットにしている成分のうち、H20、SiO2、Al203、FeO、MgO、CaO成分のメルトへの密度や圧縮率に対する寄与が見積もられた。その結果、A_i=V_<i(Iatm)>/V_<i(14Gpa)>としたとき、A_<sio2>=〜1.5、A_<A1203>=〜2.1、A_<Fe0>=〜1.4、A_<Mg0>=〜1.1、A_<ca0>=〜1.0となり、H20(A_<H20>=〜3.7)にくらべて圧縮率が小さくなること、ネットワークフォーマーである成分は圧縮しているが、ネットワークブレーカーである成分はあまり圧縮に寄与していないことがわかった。これは、珪酸塩メルトの圧縮や密度変化が、Si-0ネットワークの構造変化や圧縮様式に起因していることが考えられる。メルトの密度測定の実験と並行して、地球上部マントルでメルトと共存しうる固体の圧縮率の測定も行った。測定にはKEKの放射光X線とダイヤモンドセル装置を用いた。また、メルトが実際のマントルでどのような鉱物と共存し、実際のマントルにどのような化学的影響を与えているかを調べるために、地下30km〜80km起源のマントル物質の記載と化学組成分析を行った。これらの結果に関しては、現在、論文を作成中である。