高圧下における鉱物-マグマ間の元素分配と地球型惑星の化学的進化

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10640470
• Research Institution: Gakushuin University
• Principal Investigator: 鈴木 敏弘 学習院大学, 理学部, 助手 (40235974)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 栄三 岡山大学, 固体地球研究センター, 教授 (80201672) ; 赤荻 正樹 学習院大学, 理学部, 教授 (30126560)
• Keywords: 超高圧 / 元素分配 / メジャーライト / ケイ酸塩メルト

Research Abstract

本年度は主にガーネット構造を持つ鉱物について、珪酸塩メルトとの間の元素分配挙動に関する実験を行った。出発物質には天然の玄武岩、及び斜長石レルゾライトと安山岩を約9:1の割合で混合し、主要・微量元素に関して始源マントルに近い組成を有する物質を用いた。この出発物質をグラファイトカプセル中に入れて高温高圧下において岩石の融解実験を行った。超高圧実験は、学習院大学の6-8型マルチアンビルを用いて、5から23GPaの圧力で行った。試料は10〜120分間、高温高圧下で保持した後急冷し、リキダス近傍の結晶及び急冷したメルトの化学組成を分析し、分配係数を求めた。主成分元素の分析には電子線マイクロアナライザーを、微量元素の分析には岡山大学固体地球研究センターの二次イオン質量分析計を用いた。
15GPaの圧力において、メジャーライトと珪酸塩メルト間の元素分配挙動を測定した。その結果、主成分元素の測定結果からは10分程度の比較的短時間でメジャーライトと珪酸塩メルトが化学的平衡状態に達しているように見えたが、微量元素を測定したところ、化学平衡に達するのに60分近い時間が必要であることが分かった。元素分配係数の圧力依存性に関しては、現在は主成分元素の測定がほぼ終わった段階であるが、分配係数の圧力依存性は小さい場合が多かった。しかし、NaとTiの分配係数は圧力依存性を示しており、圧力の上昇とともに、Naの分配係数は増加し、Tiの分配係数は減少する傾向が観察された。