2014 Fiscal Year Research-status Report
冥王代初期のメルト生成過程とhidden reservoirの生成条件の解明
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26400514
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小木曽 哲 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 准教授 (60359172)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 岩石・鉱物・鉱床学 / 地球・惑星内部構造 / 初期地球 / 地球化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、冥王代初期のマントルで起こり得たメルト生成プロセスの条件を明らかにし、その条件で生成するメルトの主成分元素組成・密度から、初期地球においてhidden reservoirが形成し得たかどうかを検証することを目指している。
地球の材料物質と考えられているコンドライト隕石、および、現在のマントル由来岩石のNd同位体組成の既存データをもとに、コンドライトと現在のマントルとの間の同位体組成の差を求め、その同位体組成の差を説明出来る微量元素組成（特にNd同位体比を左右するSm/Nd比）と形成年代を、モデル計算によって決定した。そして、そのような微量元素組成を持つリザーバ（Early Enriched Reservoir: EER＝hidden reservoirの候補）が始原的マントルから生成される条件（温度・圧力・部分融解度）を、カンラン岩の融解相平衡関係と、メルト－鉱物間の微量元素分配関係に基づいて計算した。その結果、EERは、地球形成から3000万年以内に、始原的マントルが高圧下で微小な部分融解度（数％以下）で融解をすることで形成できることが明らかとなった。初期地球におけるマントル対流パターンを考慮すると、EER形成の最も最適の条件は、深さ200km付近における部分融解度１％でのメルト生成・分離となることがわかった。
これらの計算結果を基に、EERの主成分元素組成を決定するためのカンラン岩高温高圧融解実験を、川井型マルチアンビル高圧発生装置を用いて行った。KLB-1組成の合成カンラン岩を出発物質として、7GPa・1750℃における極微小部分融解度のメルト組成を、Modified Iteration Sandwich Methodによって決定した。その結果、EERの化学組成は鉄に富んだコマチアイト的な組成になることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度までに、川井型マルチアンビル高圧発生装置を用いた高圧実験用の高圧セルの最適化を行っていたため、当初の想定よりも高圧実験の成功率が高かったことが主な要因である。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に実験的に得られたEERの主成分元素組成を用いて、EERの密度を、溶融状態および固結状態の両方について計算によって求めることを目指す。そして、得られた密度から、EERが初期地球のマントル中でどのような振る舞いをするのかを検討し、EERがhidden reservoirたり得るかを議論する。
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