| 研究課題/領域番号 |
18340167
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
永井 隆哉 北海道大学, 大学院理学研究院, 助教授 (20243131)
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| 研究分担者 |
鍵 裕之 東京大学, 大学院理学系研究科, 助教授 (70233666)
佐多 永吉 海洋研究開発機構, 地球内部変動センター, 研究員 (60371720)
藤野 清志 北海道大学, 大学院理学研究院, 教授 (40116968)
瀬戸 雄介 北海道大学, 大学院理学研究院, 博士研究員 (10399818)
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| キーワード | 炭酸塩 / 石英 / 高圧 / 反応 / 下部マントル / ダイヤモンド |
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| 研究概要 |
下部マントル起源のダイヤモンドの成因を探ることを目的に、地球深部条件まで最も安定であると考えられているmagnesite(MgCO_3)の下部マントル条件下での安定性を実験的に調べた。これまでの研究では、magnesite単体では下部マントルのほぼ最下部条件まで安定であることが知られている。しかし、地球内部に炭酸塩が取り込まれる場合、石英(SiO_2)との共存が現実的であることから、本研究ではMgCO_3+SiO_2の系における下部マントル条件下での安定性を確かめることにした。
実験は、ダイヤモンドアンビルセルとYLFレーザーを組み合わせ、深さおよそ770-1500kmの下部マントルの温度圧力条件に相当する28-62GPa、1490-2000Kでの高温高圧実験を行い、回収試料を透過電子顕微鏡(TEM)観察することで反応の有無を調べた。
TEM観察の結果、回収物には100μm程度の大きさのsilicate perovskite(MgSiO_3)が生成していることが確認された。また、ダイヤモンドは観察されなかったが、試料中のperovskite粒の近くに100μm程度の大きさの不規則な形の空孔が特徴的に存在することがわかった。このことから今回の実験条件下では、MgCO_3(magnesite)+SiO_2(stishovite)→MgSiO_3(perovskite)+CO_2の反応が起こったと考えられる。今回の実験条件下ではCO_2は固体であることが知られているが、大気圧に回収するときにはガスとなって抜け出ると考えられ、観察された空孔はそのことを示唆するものと思われる。CO_2は今回の実験条件よりさらに高温高圧下ではC(ダイヤモンド)+Oに解離することが知られており、下部マントル起源ダイヤモンドの炭素源は炭酸塩である可能性を強く示唆するもので重要である。
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