X線その場観察法によるマントル鉱物の状態方程式の決定

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07640632
• 研究種目: 一般研究(C)
• 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: 大沼 晃助 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50000865) ; 加藤 工 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90214379)
• キーワード: 焼結ダイヤモンド / マルチアンビル高圧装置 / 放射光 / 状態方程式 / オリビン

研究概要

本研究は、焼結ダイヤモンド製のアンビルを使用したマルチアンビル高圧装置と放射光を用いて、マントル構成鉱物の圧縮率と熱膨張率を高温高圧で測定し、マントル鉱物の状態方程式に基づいて、マントル遷移層の化学的不均質性と構造を明らかにすることを目的としている。
本年度においては、備品として電気炉を新たに導入し、これを用いて出発物質を合成し主として、オリビン、変形スピネルの高温高圧下での格子常数決定を4-15GPa、約1000℃までの条件で行った。それらの実験データーにもとづいて、これらの鉱物の状態方程式のパラメーターの精密決定を行った。そしてマントル遷移層上部(400km地震波不連続面)の条件13GPa,1400℃でのオリビンから変形スピネルへの相転移にともなう密度増加の程度を見積もった。上部マントルとマントル遷移層の化学組成や鉱物組成の違いを明らかにするためには、さらにメ-ジャライトガ-ネットの高温高圧下での状態方程式を精密化し、この鉱物の密度への寄与を定量的に見積もる必要がある。

研究成果

• [文献書誌] Ohtani, E. et al.: "Meltiny relations of peridotite and the density crossoier in planetary mantles" Chemical Geology. 120. 207-221 (1995)
• [文献書誌] Kato, T. et al.: "In situ X-ray observation of high pressure phase transition of MgSiO_3 and thermal expansion of MgSiO_3 perouskite at 25 GPa by double stage multianvil system." Jour. Geophysical Research. 100. 20475-20480 (1995)
• [文献書誌] Ohtani, E. et al.: "The Earth's Central Part: Its Structure and Dynamics, edited by Yukutake, T. (Element Partitioning between MgSiO_3 perovstite, Magma, and Molten iron: constraints for the Earliest Processes of the Earth-Moon System)" TERRA PUB, TOKYO, 287-300 (1995)