超高圧下における輝石-カンラン石ーガーネット組成系の相平衡

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06640607
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大沼 晃助 東北大学, 理学部, 教授 (50000865)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤巻 宏和 東北大学, 理学部, 教授 (90133933) ; 工藤 康弘 東北大学, 理学部, 助教授 (30107693) ; 加藤 工 東北大学, 理学部, 助手 (90214379) ; 大谷 英治 東北大学, 理学部, 教授 (60136306)
• Keywords: 高温高圧実験 / 相関係 / カンラン石 / 輝石 / 元素分配 / マントル

Research Abstract

(1)高温高圧下におけるCaMgSi_2O_6-Mg_2SiO_4系の相関係:オリビン、単斜輝石は地球の上部マントルの主要構成鉱物である。今回はその端成分である。CaMgSi_2O_6(Di)とMg_2SiO_4(Fo)の間の相平衡状態図を15GPaの圧力の下で決定した。51mol%Di,2000℃に共融点をもち、固相領域ではFoとDiの組あわせとり、Di中にFoは20mol%まで固溶し、Foは約2300℃でペリクレース(MgO)と液に分解熔融することなどが明らかとなった。
(2)高温高圧下におけるMgO-FeO-SiO_2系の関係:この系もまたマントルの主要鉱物であるオリビンや輝石を含むため、その高圧下における相関係の解明は重要な課題である。今回は圧力18〜25GPa,温度1875〜2480℃の範囲での相平衡関係および固相-液相かんの元素分配を解明するための実験を行った。特に、20GPaにおいては等温断面図における相関係を詳細に検討し、Mg_2SiO_4-Fe_2SiO_4系の相平衡図の決定を試みた。出現する固相はβおよびη相としての(Mg,Fe)_2SiO_4、ガ-ネット、Mg-Feウスタイト、“phase-B"などである。また、この圧力におけるウスタイト-液相の分配数の測定からMgO-FeO系は完全固溶体を形成し、MgO約40%、温度約2000℃付近に固溶体の最低温度点が推定されるとが判明した。
(3)高温高圧下におけるMgO-SiO_2系とMgO-SiO_2-H_2O系の相平衡:この系はマントル内部の熔融関係やH_2Oの存在形態の解明にとって基本的に重要である。この系に出現するフォルテライト(Mg_2SiO_4)は8GPa以上でペリクレース(MgO)と液に分解熔融する。また、20GPaにおいては変形スピネル(Mg_2SiO_4)は“phase B"と液に分解熔融する。H_2Oを含んだ系においては、“phaseA,E,F",Mg(OH)というが出現し、これらの相は下部マントルや遷移層における重要な含水鉱物となる可能性があることが判明した。

Research Products

• [Publications] Kosuke Onuma: "The System Diopside-Acimte-Nepheline at Low Oxygem Fugacity" The National Academy of Sciences,India. in Press. (1995)
• [Publications] Eiji Ohtani: "Melting relation of perovskite and the density crassover in planetory mantle" Chemical Geology. in Press.