地球史におけるプレート・マントル・核相互作用とマグマ

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12126202
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 河村 雄行 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00126038)
• 研究分担者: 圦本 尚義 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (80191485) ; 丸山 茂徳 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50111737) ; 廣瀬 敬 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (50270921) ; 神崎 正美 岡山大学, 固体地球研究センター, 助教授 (90234153) ; 加藤 工 筑波大学, 地球科学系, 助教授 (90214379)
• キーワード: マントル / 玄武岩 / ペリドタイト / 高圧実験 / 水 / マントル捕獲岩

研究概要

今年度はまず高温高圧実験により、マントル物質および玄武岩の融点および融解相関係を決定した。マントル物質に関しては、水を0.5wt%および1.0wt%加えた含水ペリドタイトについて、マルチアンビル型高圧発生装置によって5-9GPaの圧力範囲にわたり、その融点降下と融解液組成に対する水の効果を定量的に見積もった。水を1wt%加えた場合、融点は約100度低下すること、またコマチアイト質マグマを生成するのに必要なポテンシャル温度は約150度低下することが明らかになった。また玄武岩物質に関しては、マルチアンビル型高圧発生装置によって、その融点、融解相関係および融解液組成を20-27GPaにおいて詳細に決定した。さらにその融点と融解相関係に関し、ダイアモンドアンビル型高圧発生装置によって64GPaまでのより高い圧力領域において決定した。ほぼマントル全域にわたって玄武岩物質はマントル物質よりも融点が低いこと、玄武岩物質のリキダス相はCa-perovskiteという微量元素をとくに多く含むことのできる鉱物であることが明らかになった。
地質調査はソロモン、チベット、ロシアにて行った。ソロモンではアルノアイト中に含まれるマントル捕獲岩を採集し、地球最大の海台であるオントンジャワ海台下のマントルの復元を行った。またチベットではオフィオライト中のクロミタイト岩を採集し、その中に含まれる地球深部由来の包有物の探索を行った。ロシアでは原生代/古生代境界にあたる時代の付加体を調査し、当時の中央海嶺の活動度や温度を見積もった。

研究成果

• [文献書誌] K.Hirose, Y.Fei, S.Ono, T.Yagi, K.Funakoshi: "In situ measurements of the phase transition boundary in Mg3AI2Si3O12 : implicationts for the nature of the seismic discontinuities in the Earth's mantle"Earth and Planetary Science Letters. 184. 567-573 (2001)
• [文献書誌] K.Shimizu, T.Komiya, K.Hirose, N.Shimizu, S.Maruyama: "Cr-spinel, an excellent micro-container for retaining primitive melts 〜 implications for a hydrous plume origin for komatiites"Earth and Planetary Science Letters. 189. 178-188 (2001)
• [文献書誌] K.Hirose, T.Komabayashi, M.Murakami, K.Funakoshi: "In Situ Measurements of the Majorite-Akimotoite-Perovskite Phase Transition Boundaries in MgSiO3"Geophysical Research Letters. 28. 4351-4354 (2001)
• [文献書誌] M.Murakami, K.Hirose, H.Yurimoto, S.Nakashima, N.Takafuji: "Water in Earth's lower mantle"Science. (in press). (2002)
• [文献書誌] J.Li, Y.Fei, H.K.Mao, K.Hirose, S.Shieh: "Sulfur in the Earth's Inner Core"Earth and Planetary Science Letters. 193. 509-514 (2002)
• [文献書誌] S.Ono, K.Hirose, N.Nishiyama, M.Isshiki: "Phase boundaiy between rutile-type and CaC12-type gennanium dioxide detennined by in situ X-ray observations"American Mineralogist. 87. 99-102 (2002)