下部マントルにおけるスラブ構成鉱物の高圧相転移と熱力学的性質

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11440162
• 研究機関: 学習院大学
• 研究代表者: 赤荻 正樹 学習院大学, 理学部, 教授 (30126560)
• 研究分担者: 鈴木 敏弘 学習院大学, 理学部, 助手 (40235974)
• キーワード: 高圧相転移 / 下部マントル / スラブ / 熱測定 / イルメナイト / ペロブスカイト / カルシウムフェライト

研究概要

下部マントル上部の温度圧力条件で、沈み込むスラブを構成する鉱物の相平衡関係を解明にするために、高温高圧実験と熱測定実験を行い、以下の成果を得た。
1)Mg_4Si_4O_<12>-Mg_3Al_2Si_3O_<12>系のメジャーライト固溶体が19-27GPa、1000℃でイルメナイトを経てペロブスカイト固溶体へ転移する際の相平衡関係を決定した(赤荻)。
2)上記のMg_4Si_4O_<12>-Mg_3Al_2Si_3O_<12>系イルメナイト固溶体を高温高圧下で合成し、この科研費で購入した高精度温度コントローラを取り付けた高温微少熱量計によって、そのエンタルピーを測定した。そのデータに基づき、この系のメジャライトーイルメナイトーペロブス力イト転移の相平衡関係を熱力学的に計算した。この測定では1-2mg程度の微少量試料のエンタルピーを測定するために、高精度温度コントローラによる熱量計の高いベースライン安定性が重要であった(赤荻)。
3)NaAlSiO_4ネフェリン、NaAlSi_2O_6輝石、α-及びβ-NaAlO_2のエンタルピー測定を行い、ネフェリンとNaAlSi_2O_6輝石が高圧下で起こす分解反応の相平衡関係を熱力学的に計算した(赤荻)。
4)MgAl_2O_4-NaAlSiO_4系の高圧相転移を1600℃、28GPaまで調べ、カルシウムフェライト相と六方晶系相の安定領域を決定した(鈴木)。
5)CaMg_2Al_6O_<12>六方晶系相の生成エンタルピーと熱容量を測定し、その安定領域を熱力学的に計算した(赤荻)。

研究成果

• [文献書誌] Matsuzaka,K.: "Mg-Fe partitioning between silicate spinel and magnesiowustite at high pressure"Phys.Chem.Minerals. 27. 310-319 (2000)
• [文献書誌] Akaogi,M.: "Clues from a shocked meteorite"Science. 287. 1602-1603 (2000)
• [文献書誌] Suzuki,T.: "Partitioning of major elements between garnet-structured minerals and silicate melt at pressure of 3-15 GPa"Phys.Earth Planet.Interiors. 120. 79-92 (2000)
• [文献書誌] Koito,S.: "Calorimetric measurements of perovskites in the system CaTiO_3-CaSiO_3 and experimental and calculated phase equilibria for high-pressure dissociation"Phys.Earth Planet.Interiors. 120. 1-10 (2000)
• [文献書誌] Miura,H.: "Crystal structure of CaMg_2Al_6O_<12>, a new Al-rich high pressure form"Am.Mineral.. 85. 1799-1803 (2000)
• [文献書誌] Kubo,A.: "Post-garnet transitions in the system Mg_4Si_4O_<12>-Mg_3Al_2Si_3O_<12> up to 28 GPa : Phase relations of garnet, ilmenite and perovskite"Phys.Earth Planet.Interiors. 121. 85-102 (2000)