高温高圧条件下における無水・含水玄武岩マグマの密度及び構造の決定

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地球内部の分化にはマグマの移動が密接に関与しており、マグマの様々な物性を調べることは火成活動や地球の進化を解明する上で重要である。特にマグマの密度を求めることは、過去における地球の進化から現在の地球の構造を解明する上で不可欠な研究となってくる。また、圧力増加に伴うマグマの物性変化がどのような構造変化に起因しているのかを解明し、マグマの構造変化様式を一般化することは重要である。そのためには地球内部の条件を再現した高温高圧条件下においてマグマの密度測定・構造測定を行う必要がある。上記にあるような本研究の目的である高温高圧下における玄武岩マグマの密度及び構造の決定に向けて、SPring-8などの大型放射光施設を利用し、実験を重ねている。3年目の目標として掲げていたエネルギー分散X線回折法を用いた玄武岩マグマの構造解析に関して、当初の予定通り無水条件下において約10GPaの圧力条件まで実験に成功し、圧力起因の構造変化を明らかにした。玄武岩マグマの密度測定結果と比較することによって、玄武岩マグマの圧力増加に伴う高密度化が網目形成イオンの配位数増加によって生じていることを解明した。粘度の圧力依存性とも比較することによって、高温高圧下におけるマグマの密度-粘度-構造に関して総括的に理解することに成功した。これは世界で初めての研究であり、国際学会のAIRAPTで発表した。X線吸収法によるマグマの密度測定は、玄武岩マグマだけでなく組成の異なるペリドタイトマグマ・月の玄武岩マグマに関しても行い、約5GPaまでの圧力条件下において密度測定に成功している。非常に重要な結果が得られたため、投稿論文としてまとめ、American Mineralogist、 Earth and Planetary Science Lettersに掲載された。