研究課題
基盤研究(B)
マントルの大部分は固体であるが、一部は融解してマグマが生じている。マグマの多くは地表へと噴出するが、地球深部に留まっている物もある。この様な「マグマだまり」は地震波や電気伝導度などの地球物理観測で確認される。マグマが留まるか噴出するかは、マグマと周囲の岩石との密度差に依存する。また、下部マントル起源の超深部ダイヤモンドが近年続々と発見されており、それをもたらしたキンバーライトの噴火を考える上で密度は不可欠である。そこで本研究では、高圧力下でマグマの密度を測定し、地球深部におけるマグマの挙動を解明する。
マグマは地球内部の高温高圧力下において岩石が融けて発生し,周囲との密度差に応じて移動する.このため,地球深部でのマグマの密度を知ることは,地球内部の分化を理解する上で重要である.本研究では,特に鉄と揮発性元素に着目してマグマの構造と物性の解明に取り組んだ.その結果,Fe2+と比べてFe3+を含むマグマは圧力の増加に伴う密度増加が大きく,酸化還元雰囲気に依存してマグマの密度が変化することを明らかにした.また,揮発性元素の例として含水ナトリウムケイ酸塩メルトの密度と構造を解析し,マグマ中の水の状態方程式を決定することができた.これにより,様々な含水量のマグマの密度を計算できるようになった.
マグマは地球内部で岩石が融けて発生し、地表へと噴出するものがあるが、それは周囲の岩石よりもマグマの密度が小さいためである。一方、地震波などの観測により、周囲との密度平衡によって噴出しない「隠れた」マグマの存在が示唆されている。マグマには所謂不適合元素が取りこまれ、マグマが移動することによって地球内部は分化が進む。高温高圧力下でのマグマの密度は、マグマの移動を左右する極めて重要な物理量である。本研究は、地球深部に存在するマグマの密度を測定すると共に、密度計算に必要な部分モル体積と状態方程式を決定した。本研究の成果は、地球の分化を考える際に不可欠となる情報を提供したことに学術的意義がある。
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