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

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06640607
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 大沼 晃助 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50000865)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤巻 宏和 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90133933) ; 工藤 康弘 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30107693) ; 加藤 工 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90214379) ; 大谷 栄治 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60136306)
• Keywords: 相平衡 / 高圧実験 / 共融点 / フォルステライト / ガ-ネット / 透輝石 / マントル

Research Abstract

(1)高圧下におけるCaMgSi_2O_6(透輝石)-Mg_2SiO_4(フォルステライト)-Mg_3Al_2Si_3O_<12>(パイロープ)系の相平衡:
単斜輝石、オリビン、ガ-ネットは地球マントルの主要構成鉱物である。マントルのモデルとしてこの系を設定し、圧力7GPaにおける相平衡実験を行った。出現するリキダス相はフォルステライト(Fo)、透輝石(Di)、パイロープ(Py)であり、系は単純な三成分共融系をなし、共融点(Fo+Di+Py+液)は組成Fo_<30>Di_<45>Py_<25>,温度1770℃付近に存在する。また、4GPaの結果(Davis and Schairer 1965)と比較すると、共融点は圧力上昇につれてFo組成点の方に移動し、フォルステライトのリキダス領域は縮小する。さらに、いわゆるAluminium depleted komatiiteの組成はこの系の共融点とFo組成点を結んだ線上に分布するという興味ある事実が見いだされた。
(2)透輝石(CaMgSi_2O_6)の融解点の圧力依存性:
透輝石の融解温度の圧力依存性を再検討するために、22GPaまでの高圧実験を行った。その結果、融解温度と圧力の間につぎの関係が確認された。
P=1.96±0.03[(T/1664.5)^<5.17±0.04>-1]また、透輝石は20GPa以上ではCaSiO_3-ペロヴスカイトと液に分解熔融する。
(3)CaMgSi_2O_6-Mg_2SiO_4系の共融点温度の圧力依存性:
共融点温度は圧力の上昇にともなって上昇し、8GPaでは1940±10℃、13.5GPaでは2020±15℃にたっする。また、16GPa以上の高圧ではMg2SiO4はβ相に転移し、Di+βに対す共融点は18.5GPaで2160±20℃となる。