高圧珪酸塩鉱物の熱測定による相平衡図の精密化とマントル構造への応用

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62540618
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 赤荻 正樹 金沢大学, 理学部, 助教授 (30126560)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木原 国昭 金沢大学, 理学部, 助教授 (70019503) ; 松本 〓生 金沢大学, 理学部, 教授 (20019467)
• Keywords: 高圧合成 / 相転移 / 熱測定 / マントル / 相平衡図 / 珪酸塩 / 熱力学

Research Abstract

昭和62年度には, 高圧装置に組み込んで使用する超硬合金アンビル(焼結ダイヤモンドを埋め込む)を設訂し, 東芝タンガロイ(株)に製作を依頼し納入された. このアンビルを用いて圧力発生実験が行われ, 20GPa程度の圧力が安定に発生できることを確認した. また圧力と同時に高温を発生させる実験も終了した. 現在この装置を用いてMg_2Sio_4-Fe_2Sio_4系高圧相(スピネル型, 変形スピネル型)の合成実験が行われている. この試料は63年度に溶解熱測定やX線構造解析のために用いられる.
また今年度には東京大学物〓研究所との共同研究として行われてきたMg_4Si_4O_<12>-Mg_3Al_2Si_3O_<12>系ザクロ石固溶体の高圧合成を終了し, その溶解熱を測定した. このデータを用い理想溶液モデルに基づいてこの系の転移(輝石→ザクロ石→変形スピネル+スティショバイト→スピネル+スティショバイト)の相平衡図を熱力学的計算によって作製した. この結果1000°Cでは圧力と共に輝石がザクロ石相に約10〜16GPaで急速に固溶し, この圧力を越えると固溶量が減少し徐々にスピネル(または変形スピネル)+スティショバイトに分解することが明らかになった. 1000°Cにおける輝石の最大固溶量は約80mol%である. この計算結果は地球のマントルにおいて, 約470kmまでは深さと共に輝石がザクロ石に固溶してゆき, その深さから約570kmまではザクロ石一相の固溶体が安定に存在すること, またそれ以深では徐々にスピネル(変形スピネル)+スティショバイトに分解してゆくことを示している.

Research Products

• [Publications] Akaogi, M.: Physics and Chemistry of Minerals. 14. 435-440 (1987)
• [Publications] Akaogi, M.: High Pressure Research in Mineral Physics(American Geophysical Union). 251-260 (1987)
• [Publications] Yagi, T.: High Pressure Research in Mineral Physics(American Geophysical Union). 141-147 (1987)
• [Publications] McMillan, P.: American Mineralogist. 72. 361-364 (1987)
• [Publications] Matsui, M: Physics and Chemistry of Minerals. 14. 101-106 (1987)
• [Publications] 赤萩正樹: 鉱物学雑誌. 16. 31-41 (1987)