地球史におけるマグマ

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05231103
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大谷 栄治 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60136306)
• 研究分担者: 圦本 尚義 東京工業大学, 理学部, 助教授 (80191485) ; 佐々木 晶 東京大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10183823) ; 牧嶋 昭夫 岡山大学, 地球内部研究センター, 助手 (70219301) ; 兼岡 一郎 東京大学, 地震研究所, 教授 (30011745) ; 丸山 茂徳 東京工業大学, 理学部, 教授 (50111737)
• キーワード: 含水鉱物 / 含水F層 / マグマの密度 / 粘性係数 / 超苦鉄質マグマ / ダイヤモンド / 海洋底玄武岩 / マントル

研究概要

高温高圧下における含水鉱物の安定性を解明するために、MgSiO-H20系の相平衡関係を明らかにした。その結果、23GPa以上の圧力で下部マントルの安定相であるMgOペリクレースとMgSiO3ペロブスカイトと共存して含水F相が安定に存在することが明らかになった。この結果は下部マントル最上部においては水は含水F相中に存在する可能性が大きいことが明らかになった。さらに、超苦鉄質のマグマの密度および粘性係数をダイヤモンド結晶を密度標準物質として測定した。その結果、マントル遷移層付近でダイヤモンドとマントル構成鉱物やマグマとの密度逆転が存在することが明らかになった。このことは、マントル遷移層付近にダイヤモンドが濃集することを示唆している。
始生代の地質体の調査を継続し、採取した大量の岩石の化学分析をICPを用いて分析した。この時代の海洋底玄武岩をもたらした始生代のマントルが現在よりも鉄に富み、より未分化であることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] Ohtani,E.et al.: "Melting relations of peridotite and the density crossover in planetary Mantles" Chemical Geology. 120. 207-221 (1995)
• [文献書誌] Suzuki,A.et al.: "Flotation of diamond in mantle melt at high ptessure" Science. 269. 216-218 (1995)
• [文献書誌] Ohtani,E.et al.: "Stability of hydrous phases in the transition zone and the uppermost part of the lower mantle" Geoplys .Ros.Letters. 22. 2553-2556 (1995)
• [文献書誌] T.Kato et al.: "In situ X-ray observation of high pressure phase transitions of MgSiD_3 and Thermal expansin of MgSiD_3 perovskite at 25GPa by anultianil system" Journal of Geophysical Research. 100. 20475-20480 (1995)
• [文献書誌] 山下浩之・大谷栄治: "キンバライトの高温高圧実験:上部マントルにおける流体の化学組成について" Bull.Kanagawa Prefoct.Museum. 24. 1-8 (1995)
• [文献書誌] Ohtani,E,& Yurimoto,H.: "Element pantitioning between metallic liquid,magnesionristote,and silicate liquid at 20GPa and 250°C:A Secondary ion mass spectrometric study" Geophysical Research Letters. (in press). (1996)
• [文献書誌] Ohtani et al.: "Element pantitioning between MgS_1O_3 pricrsbite,Magima,and Molten iron : Constraints for Eailiest Piecesses of the Faith-Mion system" The Eanths Central Port:Its Stmetune and Dynamics. 278-300 (1996)