超高圧実験による地球深部の構造とダイナミックスの研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460052
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 伊藤 英司 岡山大学, 地球内部研究センター, 助教授 (00033259)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 栄一 東京工業大学, 理学部, 助教授 (40144779) ; 秋本 俊一 岡山大学, 地球内部研究センター, 教授 (50013462) ; 中村 栄三 岡山大学, 地球内部研究センター, 助手 (80201672)
• Keywords: けい酸塩ペロフスカイト / 650km不連続 / 下部マントル / 地球中心核 / 沈み込むプレ-ト / 超高圧実験 / 炭酸塩

Research Abstract

(1)Mg_2SiO_4ーFe_2SiO_4系のおけるオリビンー変形スピネルースピネル転移およびスピネル相の分解反応について精密相平衡図が製作された。これらの結果から、上部・下部マントルを隔てる650km不連続はMgに富むペロフスカイト相の安定化によって特徴ずけられることが定量的に明らかになり、この深さの温度が約1600℃と特定されマントル遷移層の温度分布が推定された。相平衡関係を基に沈み込むプレ-トの力学的安定性が検討され、プレ-トの地震学的二重構造、沈み込みの下限、地震発生の下限を説明するモデルが製作された。
(2)MgSiO_3ペロフスカイトの生成エンタルピ-が測定され、この物質を生成する反応曲線が計算された、その結果は実験的に決定されたものと調和的である。
(3)MgOーSiO_2ーCO_2系の固相相平衡、融解実験が行われた。MgCO_3(マグネサイト)が下部マントル条件下まで安定に存在することが明らかにされ、この物質がマントル中のCO_2成分の主要なポスト相である可能性が示された。また、上部マントルにおけるマグマティズムに対するCO_2成分の効果が明らかにされ、CO_2のマントル・地殼からの脱出の機構が検討された。
(4)Feーけい酸塩系、FeーSーけい酸塩系について融解実験が進行中であり、融解金属とけい酸塩の間の元素分配が調べられている。
(5)焼結ダイヤモンド材を使用した圧力発生装置の改良を進めている。

Research Products

• [Publications] Akaogi,M.,E.Ito,and A.Navrotsky: "The olivine-spinel transformations in the system Mg_2SiO_4-Fe_2SiO_4:calorimetric measurements,thermochemical calculation,and geophysical applicatioan" J.Geophys.Res.94. 15,671-15,685 (1989)
• [Publications] 伊藤英司: "けい酸塩鉱物単結晶の高圧合成" 日本結晶成長学会誌. 16. 135-139 (1989)
• [Publications] Ito,E.and T.Katsura: "A temperature profile of the mantle transition zone" Goephys.Res.Lett.16. 425-428 (1989)
• [Publications] Ito,E and E.Takahashi: "Post-spinel transformations in the system Mg_2SiO_4ーFe_2SiO_4 and some geophysical implications" J.Geophys.Res.94. 10,637-10,646 (1989)
• [Publications] 伊藤英司,高橋栄一,桂智男: "超高圧相平衡とマントル深部の構成" 岩鉱 特別号. 4. 109-114 (1989)
• [Publications] Katsura,T.and E.Ito: "The system Mg_2SiO_4ーFe_2SiO_4 at high pressures and temperatures:precised determination of stabilities of olivine,modified spinel and spinel" J.Geophys.Res.94. 15,663-15,670 (1989)
• [Publications] Leinenweber,K.,A.Navrotsky,P.McMillan,and E.Ito: "Transition enthalpies and entropies of high pressure zinc metasilicates and metagermanates" Phys.Minel.Chem.16. 799-808 (1989)
• [Publications] Tiong,SR.,M.Hiramatsu,Y.Matsushima,andE.Ito: "The phase transition pressures of zincsulfoselenide single crystals" Jpn.J.Applies Phys.28. 291-292 (1989)
• [Publications] Yeganeh-Haeri,A.,D.J.Weidner,and E.Ito: "Elasticity of MgSiO_3 in the perovskite structure" Science. 243. 787-789 (1989)
• [Publications] Akaogi,M.,H.Yusa,E.Ito.,T.Yagi,K.Suito,and J.T.Iiyama: "The ZnSiO_3 clinopyroxene-ilmenite transition:heat capacity,enthalpy of transition,and phse equilibria" Phys.Chem.Minerals. 17. 17-23 (1990)
• [Publications] Ito,E.,M.Akaogi,L.Topor,and A.Navrotsky: "MgSiO_3 perovskite calorimetry:negative slopes in its formation reactions" Submitted to Science. (1990)
• [Publications] Karato,S.,K.Fujino and E.Ito: "Plasticity of MgSiO_3 perovskite:The rsults of microhardness tests on single crystals" Geophys.Res.Lett.17. 13-16 (1990)
• [Publications] Katsura,T.and E.Ito: "Melting and subsolidus phase relations in the system MgSiO_3ーMgCO_3 at high pressures:implications to evolution of the earth's atmosphere" Earth Planet.Sci.Lett.(1990)
• [Publications] Ohsako,M.and E.Ito: "Thermal diffusivity of MgSiO_3 perovskite" Submitted to Geophys.Res.Lett.(1990)
• [Publications] Vollstadt H.,E.Ito,M.Akaishsi,S.Akimoto,and O.Fukunaga: "High pressure synthesis of rocksalt type of AlN" Proc.Jpn.Acad.66. 7-9 (1990)
• [Publications] Hemley,R.J.,R.E.Cohen,A.Yeganeh-Haeri,H.K.Mao,D.J.Weidner,and E.Ito: "Perovskite-A Structure of Great Interest to Geophysics and Materials Sciences" AGU Geomono,Washington D.C., 146 (1989)
• [Publications] Ito,E.: "Perovskite-A Structure of Great Interest to Geophysics and Materials Sciences" AGU Geomono,Washington D.C., 146 (1989)
• [Publications] Kudoh,Y.,E.Ito,and H.Takeda: "Perovskite-A Structure of Great Inetrest to Geophysics and Materials Science" AGU Geomono,Washington D.C., 146 (1989)
• [Publications] Yeganeh-Haeri,A.,D.J.Weidner,and E.Ito: "Perovskite-A Strusture of Great Interest to Geophysics and Materials Science" AGU Geomono,Washington D.C., 146 (1989)