2001 Fiscal Year Annual Research Report
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11440161
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小澤 一仁 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90160853)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 裕子(永原 裕子) 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80172550)
山下 茂 岡山大学, 固体地球研究センター, 助教授 (30260665)
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| Keywords | 拡散 / クロマイト / スピネル / 蒸発 |
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| Research Abstract |
本年度は、蒸発法によりCr-Alスピネル中の元素の拡散について新知見を得た。出発物質としては、できる限り正八面体の良好な{111}面を持つ1〜2mmのサイズの北海道幌加内産のクロマイトを用いた。このスピネルは、Cr/(Cr+Al)=0.84, Mg/(Mg+Fe)=0.4, Fe^<3+>/(Al+Cr+Fe^<3+>=0.07のほぼ均質な組成を持っている。この試料を、1300, 1400, 1500℃の真空中で、7〜100時間加熱し、重量変化、{100}面の表面組織、表面組成、および{100}に直交する断面での組成プロファイルを観察・測定した。クロマイトは非調和蒸発し、表面には、正三角形のevaporation hillockやpitが形成され、局所的にコランダム-エスコライト固溶体が認められる。厚さ60μmの顕著な二つのゾーンからなる組成プロファイルが発達し、外側は、厚さ50μmでFe^<3+>とFe^<2+>に欠乏し、内側は、厚さ10μm程度で、これらの元素が内側に向かって増加し出発組成に達する。実験結果から(1)磁鉄鉱成分は還元反応によって選択的に蒸発し高速拡散している事、(2)外側反応帯におけるCrとAlのuphill diffusionからCrの自己拡散係数がAlに比してかなり大きいことが判明した。前者の点は酸化還元反応に伴う磁鉄鉱成分の変化が短時間で起きる事を示しており、後者の点は、Ozawaa(1989)によって指摘された、かんらん岩のクロマイトの変形メカニズムが拡散クリープであることを支持している。今後、スピネルの蒸発過程の定量的なモデリングによって、拡散係数や反応速度を決定する必要がある。
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[Publications] Ozawa, K.: "Mass balance equations for open magmatic systems : Trace element behavior and its application to open system melting in the upper mantle"Jour. Geophys. Res.. 106. 13407-13434 (2001)
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[Publications] Ozawa, K., Nagahara, H.: "Chemical and isotopic fractionations by evaporation and their cosmochemical implications"Geochim. Cosmochim. Acta. 65. 2171-2199 (2001)
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[Publications] Nagahara, H., Ozawa, K.: "The timescale of accretion and core formation of the Earth inferred from Hf-W isotope systematics"Proc. Japan Acad. 77B. 167-171 (2001)
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[Publications] Tachibana, S., Tsuchiyama A., Nagahara, H.: "Incongruent evaporation kinetics of enstatite (MgSiO3)--1. Evaporation experiments"Geochim. Cosmochim Acta. 66. 713-728 (2002)
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[Publications] Mostfaoui, S., Kita, N.T., et al.: "The relative formation ages of ferromagnesian chondrules inferred from their initial 26Al/27Al"Meteorit. Planet. Sci. 37(in press). (2002)
