2011 Fiscal Year Annual Research Report
マントル鉱物(カンラン石・ウォズリアイト・リングウッダイト)の水素拡散の研究
Project/Area Number |
22740341
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
シャツキー アントン 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (00546252)
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Keywords | 地殻・マントル・核 / 高圧揮発性元素 / 岩鉱・鉱物・鉱床学 / 地球惑星内部構造 |
Research Abstract |
(1)炭酸塩、含水炭酸塩、含水ケイ酸塩メルト生成の現象論的モデルの構築 マントル中へは炭素や水素はほとんど含まれておらず、多くは炭酸塩や含水メルトに濃集している。それらのメルトは地球深部においてダイアモンドの生成や深部マグマの発生と関連していると考えられている。 特にアルカリ炭酸塩メルトは660km不連続上部で連続的に生成されており、部分溶融によって生じたマグマは浸透流として急速に重力的分離をすると考えられている。しかしながら、空隙率が0の岩石中を流れる際は異なるメカニズムを考える必要がある。そこでメルトの浸透は界面エネルギー由来の溶解促進メカニズムによって進むという研究が報告されている(Hammouda T. and Laporte D., 2000, Geology, 28, 283)。ただし、このメカニズムの場合を考慮した場合、メルトの流速は普通の浸透流より5桁ほど遅く、部分溶融帯でのメルトの分離はダイアピル的輸送によって行われることを示唆している。 炭酸塩メルトは岩石粒間を高速で浸透するが、ダイアピルでの浸透を考慮した場合、メルトは高い応力下において岩石壁間を移動すると考えられる。このような粒間メルトにおける圧力溶融クリープは拡散で支配されており、基本的なクリープメカニズムである。本研究の拡散データと岩石粒径を基に計算すると、岩石壁間のメルトの粘性は10^<14>Pa sであることが分かった。これは1年あたり100m~1000m程度ダイアピルが上昇することを示唆している。しかしながら、1年間での炭酸塩メルトの最大浸透深度は1mと制限されているので、実際の炭酸塩ダイアピルの上昇速度は遅いと考えられる。 (2)放射光施設Spring-8でX線回折法に基づく高温高圧下における炭酸塩の相平衡実験 下記にあるような試料・実験条件に関して実験を行った。 1)Na2CO3 温度圧力条件:1-30 GPa、27-1200°C; 2)K2CO3 温度圧力条件:1-30 GPa、27-1200°C; 3)FeCO3 温度圧力条件:1-30 GPa、24-1400°C; 4)CaCO3 温度圧力条件:1-30 GPa、24-1400°C. (3)アルカリ炭酸塩メルトの粘性測定 放射光施設PF-ARにおいて3-7GPa、900-1900℃の条件下において、アルカリ炭酸塩メルトの粘度測定を行った。
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Research Products
(26 results)
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[Journal Article] Phase boundary between perovskite and post-perovskite structures in MnGeO_3 determined by in situ X-ray diffraction measurements using sintered diamond anvils2011
Author(s)
Yamazaki, D., Ito, E., Katsura, T., Yoshino, T., Zhai, S., Fukui, H., Shatskiy, A., Guo, X., Shan, S., Okuchi, T., Tange, Y., Higo, Y., Funakoshi, K.
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Journal Title
American Mineralogist
Volume: 96
Pages: 89-92
Peer Reviewed
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[Journal Article] Crystal chemistry of sodium in the Earth's interior : The structure of Na_2MgSi_5O_<12> synthesized at 17.5GPa and 1700℃2011
Author(s)
Bindi, L., Dymshits, A.M., Bobrov, A.V., Litasov, K.D., Shatskiy, A.F., Ohtani, E., Litvin, Y.A.
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Journal Title
American Mineralogist
Volume: 96
Pages: 447-450
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Press less split-sphere apparatus equipped with scaled-up Kawai-cell for mineralogical studies at 10-20GPa2011
Author(s)
Shatskiy, A., Borzdov, Y.M., Litasov, K.D., Ohtani, E., Khokhryakov, A.F., Pal'yanov, Y.N., Katsura, T.
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Journal Title
American Mineralogist
Volume: 96
Pages: 541-548
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] High pressure generation using scaled-up Kawai-cell2011
Author(s)
Shatskiy, A., Katsura, T., Litasov, K.D., Shcherbakova, Y.M., Borzdov, Y.M., Yamazaki, D., Yoneda, A., Ohtani, E.
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Journal Title
Physics of the Earth and Planetary Interiors
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Silicate diffusion in alkali-carbonatite and hydrous melt at 16.5 and 24GPa, with implications for mass transfer in the deep mantle2012
Author(s)
Shatskiy, A., Litasov, K.D., Katsura, T., Borzdov, Y.M., Yamazaki, D., Ohtani, E
Organizer
Joint Symposium of Misasa-2012 and Geofluid-2"
Place of Presentation
Misasa, Japan
Year and Date
20120318-20120321
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[Presentation] Self-diffusion coefficients of mantle minerals and its applications to mantle rheology2012
Author(s)
Katsura, T., Yamazaki, D., Chakraborty, S., Dohmen, R., Shatsky, A., Xu, J.-S., Fei, H.-Z., Hegoda, C, Yurimoto, H., Wiedenbeck, M.
Organizer
Joint Symposium of Misasa-2012 and Geofluid-2"
Place of Presentation
Misasa, Japan
Year and Date
20120318-20120321
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[Presentation] Melting phase relations of unaltered Udachnaya-East kimberlite at 3-6.5GPa and 900-1500℃2012
Author(s)
Sharygin, I.S., Litasov, K.D., Shatskiy, A., Golovin, A.V., Ohtani, E., Pokhilenko, N.P.
Organizer
9^<th> International Workshop on Water Dynamics
Place of Presentation
Sendai, Japan
Year and Date
20120307-20120309
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[Presentation] Sodium majorite and its pyrope solid solutions : High pressure experiment and crystal-chemical implications2012
Author(s)
Dymshits, A.M., Bindi, L., Bobrov, A.V., Litasov, K.D., Shatskiy, A.F., Ohtani, E., Litvin Yu, A.
Organizer
10^<th> International Kimberlite Conference-10IKC
Place of Presentation
Bangalore, India
Year and Date
20120206-20120611
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[Presentation] Melting phase relations of chlorine -bearing kimberlite at 2.1-6.5GPa and 900-1500℃2012
Author(s)
Sharygin, I.S., Litasov, K.D., Shatskiy, A., Golovin, A.V., Ohtani, E., Pokhilenko, N.P.
Organizer
10^<th> International Kimberlite Conference-10IKC
Place of Presentation
Bangalore, India
Year and Date
20120206-20120211
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[Presentation] Dissolution-precipitation as a possible mechanism of carbonatite melt segregation in upwelling mantle2011
Author(s)
Shatskiy, A., Litasov, K.D., Borzdov, Y.M., Katsura, T., Yamazaki, D., Ohtani, E.
Organizer
Deep Carbon Cycle International Workshop (DCO-3)
Place of Presentation
Altai, Novosibirsk, Russia
Year and Date
20110825-20110830
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[Presentation] Na-Bearing Majoritic Garnets in the System Mg3Al2Si5O12-Na2MgSi5O12 at 11-20GPa : Solid Solutions and Structural Peculiarities2011
Author(s)
Bobrov, AV., Dymshits, A.M., Bindi, L., Litasov, K.D., Satskiy, A.F., Ohtani, E., Litvin, Y.A.
Organizer
Goldschmidt conference
Place of Presentation
Prague, Czech Republic
Year and Date
20110814-20110819
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[Presentation] Role of alkali carbonates in the mantle magmatism, metasomatism, and diamond formation2011
Author(s)
Shatskiy, A., Litasov, K. D., Sharygin, I., Ohtani, E.
Organizer
Japan Geoscience Union Meeting
Place of Presentation
Makuhari, Japan
Year and Date
20110522-28
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[Presentation] Diffusion of silicates in alkali carbonate malt and water fluid, experimental study at 17-24GPa and 1400-1750℃2011
Author(s)
Shatskiy, A., Litasov, K.D., Katsura, T., Yamazaki, D., Ohtani, E.
Organizer
Japan Geoscience Union Meeting
Place of Presentation
Makuhari, Japan
Year and Date
20110522-20110528