2019 Fiscal Year Annual Research Report
Iron titanium oxyhydroxide as a water transporter into the Earths deep mantle
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17K05713
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| Research Institution | Teikyo University of Science & Technology |
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Principal Investigator |
松影 香子 帝京科学大学, 総合教育センター, 教授 (80343078)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高温高圧実験 / 水 / 鉄チタン水酸化物 / 地球内部 / 海洋プレート / 高圧含水相 / 沈み込み帯 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、海洋地殻玄武岩中の主要鉱物であるザクロ石や輝石と高圧下で共存する可能性がある新しい含水相「鉄チタン水酸化物」(Matsukage et al. 2017)の相関系、熱力学的安定領域を明らかにすることであった。鉄チタン水酸化物が発見されるまでは、上部マントル深部の深さ約300kmからマントル遷移層に至る範囲は、海洋地殻にとって効果的に水を地球深部に運ぶ含水相が存在しない領域であった。
本研究は予算規模の小さい基盤Cでの新規実験室の立ち上げも含めたプロジェクトとして設定したため、最大で100万円程度の装置を組み合わせて行うことが出来る実験準備および各種分析の前処理は自前の実験室でおこない、高額の装置が必要な加圧実験や実験回収試料の分析は愛媛大学、東京工業大学、高エネルギー加速器機構の装置をお借りして研究を行った。実際の地球を構成する天然の玄武岩（JB-2）にMg(OH)2を混合させることで含水系の出発物質を作成し、鉄チタン水酸化物の安定性を広い温度圧力範囲をくまなく実験的に調べた。その結果、温度1100℃の以下において広い圧力範囲（９～17 GPa）でこの相が安定であることがわかった。この結果は、鉄チタン水酸化物が発見される以前は沈み込む海洋地殻にとって効果的に水を地球深部に運ぶ含水相が欠落していた圧力領域(およそ10～14 GPa)をすべて網羅していることを示している。本研究の結論として、この鉄チタン水酸化物が地球の深さ300～600kmで安定に存在しうること、この領域での主要な水成分の運び手及びリザバーであることが示されるとともに、地球内部の水分布のシナリオに大きな影響をあたえることが明らかになった(現在論文を投稿中)。海洋地殻物質は元来我々研究者が考えていたよりも、効率的に水成分を地球深部に運搬・保持し、地球内部の化学進化過程に影響を与えていると考えられる。
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