地球内部進化に果たすマグマの役割

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21244082
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 高橋 栄一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40144779)
• 研究分担者: 鈴木 敏弘 独立行政法人海洋開発研究機構, 地球内部ダイナミクス領域, 技術研究副主幹 (40235974) ; 西原 遊 愛媛大学, 上級研究センター, 上級研究員 (10397036)
• キーワード: マグマ / マントル / 惑星形成過程 / マグマオーシャン / コアマントル平衡 / コア形成 / 元素分配 / マントルプルーム

研究概要

高橋は大学院生と共同して、地球初期進化に果たしたH20など揮発成分の役割を研究するため、これまで未解明であったFe-H系の相平衡と融点の圧力依存性をSpring-8放射光でのX線その場観察実験により世界で始めて明らかにした(Sakamakiほか2009)。この結果、地球外核に十分な水素が含まれた場合、外核条件での溶融金属Feの融点が水素の影響で最大1500℃低下する可能性があることが明らかなった。また、マントルに水が含まれた場合にはマントル対流を支配する実効粘性率が低下するため、岩石の流動特性が水を含まない場合に比べ大きく変化した可能性がある。
西原らは、深さ300km付近の上部マントルで発見されるがその正体が未解明であった地震波X不連続面の起源が斜方輝石の相転移に伴う速度増加で説明しうる可能性があることを高温高圧実験に基づいて示した(Akashiほか2009)。この結果は上部マントルの化学組成不均質がこれまでの予想をはるかに超えて大きいことを示唆する。すくなくともその一部は地球形成過程のマグマオーシャンの結晶分化による影響が残存しているものかもしれない。

研究成果

• [雑誌論文] Melting phase relation of FeHx up to 20 Gpa : Implication for the temperature of the Earth's core, (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakamaki Takahashi^*, 他5名
  • 雑誌名: Physics, Earth Planet.Interiors, 174 ページ: 192-201
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Carbon in the core" revisited, (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Takahashi, 他2名
  • 雑誌名: Physics, Earth Planet.Interiors., 174 ページ: 202-211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase relations in the system MgO-FeO-SiO2 to 50 Cpa and 2000C : an application of experimental techniques using multianvil apparatus with sintered diamond anvils, (2009)
  • 著者名/発表者名: Tange, Takahashi, 他2名
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 114 ページ: B02214-2226
  • 査読あり
• [雑誌論文] The orthoenstatite/clinoenstatite phase transformation in MgSiO3 at high-pressure and high-temperature determined by in-situ X-ray diffraction : Implications for nature of the X-discontinuity, (2009)
  • 著者名/発表者名: Akashi, Nishihara, Takahashi, 他3名
  • 雑誌名: J Geophys.Research 114 ページ: B04206-4209
  • 査読あり
• [学会発表] Earliest step of core-mantle separation : Shock melting experiment of chondrite-like materials (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, 他3名
  • 学会等名: American Geophysical Union
  • 発表場所: サンフランシスコ(米国)
  • 年月日: 2009-12-14
• [学会発表] 三宅島火山 大船戸期玄武岩の融解実験 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋栄一
  • 学会等名: 日本火山学会
  • 発表場所: 箱根湯本
  • 年月日: 2009-10-11
• [学会発表] 沈み込み変動に対する地殻流体の役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 潮田雅司、高橋栄一
  • 学会等名: 日本火山学会
  • 発表場所: 箱根湯本
  • 年月日: 2009-10-11
• [学会発表] Shock induced melting of chondrite-like materials : implication on the origin of pallasite (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, 他3名
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2009-05-18
• [学会発表] Possible role of carbon and hydrogen in the Earth's core (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Nakajima
  • 学会等名: SMEC国際会議(招待講演)
  • 発表場所: マイアミ(米国)
  • 年月日: 2009-04-01
• [備考]
  • URL: http://www.geo.titech.ac.jp/lab/takahashi/takahashilab.html