揮発性成分が地球深部のマグマの粘度に与える影響

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21684032
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 鈴木 昭夫 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (20281975)
• キーワード: マグマ / 水 / 高温高圧 / 放射光 / 粘度

研究概要

マグマの粘度は地球内部におけるマグマの移動をコントロールする.特にマグマではSiO4やAlO4のネットワークの連結の度合いが粘度に強く影響する.このネットワークはマグマの組成,温度,圧力および揮発性成分量で変わるため,様々な条件下で粘度を測定してこれらが粘度にどの様な影響を調べることは重要である.しかしながら、高圧力下での粘度測定は多くが2GPa以下の比較的低圧下で行われており,それ以上の圧力下についてはよく分かっていない.今年度は,茨城県つくば市にある高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光実験施設のPF-AR NE7Aビームラインに設置された大容量マルチアンビル型高圧発生装置MAX-IIIとX線イメージングシステムを使用して高圧高温下における粘度測定を行った.特に輝石の端成分であるNaAlSi206とCaMgSi206組成のメルトに着目し,粘度の温度および圧力依存性を6GPaまで行った.粘度の圧力依存性はメルトの重合度に応じて異なると考えられてきた.つまり,ネットワーク重合度の高いメルトは圧力の増加に対して粘度が減少し,逆に重合度が低いメルトでは粘度は増加する.本研究の結果,重合度の高いNaAlSi206メルトの粘度は3GPaまでは従来の報告どおり減少するものの,それ以上の圧力では減少が止まり,僅かに正の圧力依存性を示すことが分かった.これはメルトの構造変化に起因すると考えられるが,特にAlの配位数変化が影響していると思われる.

研究成果

• [雑誌論文] Pressure and Temperature dependence of the viscosity of a NaAlSi_2O_6 melt. (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Ohtani, E., Terasaki, H., Nishida, K., Hayashi, H., Sakamaki, T., Shibazaki, Y., Kikegawa, T.
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 38 ページ: 59-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density measurements of liquid FeS at high pressure using synchrotron X-ray absorption. (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishida, K., Ohtani, E., Urakawa, S., Suzuki, A., Sakamaki, T., Terasaki, H., Katayama, Y.
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 96(In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Designing PLANET : the neutron beamline for high-pressure material science at J-PARC. (2010)
  • 著者名/発表者名: Arima, H., Hattori, T., Komatsu, K., Abe, J., Utsumi, W., Kagi, H., Suzuki, A., Suzuya, K., Kamiyama, T., Arai, M., Yagi, T.
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 215 ページ: 012025(1-6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-volume-temperature equation of state of tungsten carbide to 32 GPa and 1673 K. (2010)
  • 著者名/発表者名: Litasov, K.D., Shatskiy, A., Fei, Y., Suzuki, A., Ohtani, E.Funakoshi, K.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 108 ページ: 053513(1-7)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density of high-Ti basalt magma at high pressure and origin of heterogeneities in the lunar mantle. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakamaki, T., Ohtani, E., Urakawa, S., Suzuki, A., Katayama, Y., Zhao, D.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 299 ページ: 285-289
  • 査読あり
• [学会発表] InOOH型酸化水酸化物の状態方程式 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木昭夫
  • 学会等名: 第24会日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] Rheology of vine-grained forsterrite aggregate under deep upper mantle conditions. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishiraha, Y., Ohuchi, T., Kawazoe, T., Spengler, D., Tasaka, M., Hiraga, T., Kikegawa, T., Suzuki, A., Ohtani, E.
  • 学会等名: AGU 2010 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Compression behavior of InOOH-type oxyhydroxide. (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A.
  • 学会等名: 5th Asian Conference on High Pressure Research
  • 発表場所: Matsue, Japan
  • 年月日: 2010-11-11
• [学会発表] 塑性流動下のアルバイト高圧分解のその場X線観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 土井菜保子, 加藤工, 久保友明, 野田真彦, 白石令, 鈴木昭夫, 大谷栄治, 下宿彰, 亀卦川卓美
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] 単色X線を用いたファヤライトの変形実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白石令, 大谷栄治, 鈴木昭夫, 久保友明, 土井菜保子, 加藤工, 亀卦川卓美
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] 放射光その場観察浮沈法によるFe-Si融体の密度測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 立山隆二, 大谷栄治, 西田圭佑, 鈴木昭夫, 寺崎英紀, 柴崎裕樹, 亀卦川卓美
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] 中性子利用へ向けたマグマ研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上徹, 浦川啓, 大高理, 鈴木昭夫, 三部賢治, 山田明寛
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-10-21
• [学会発表] PF-AR NE7Aステーションについて (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木昭夫, 亀卦川卓美
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-10-21
• [学会発表] 上部マントル深部でのカンラン石のレオロジー (2010)
  • 著者名/発表者名: 西原遊, 大内智博, 川添貴章, Dirk Spengler, 田阪美樹, 平賀岳彦, 亀卦川卓美, 鈴木昭夫, 大谷栄治
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] 放射光その場観察浮沈法によるFe-S融体の密度測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西田圭佑, 大谷栄治, 鈴禾昭夫, 立山隆二, 柴崎裕樹, 寺崎英紀, 亀卦川卓美
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] Viscosity of basaltic magma at high pressure. (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Ohtani, E., Ando, R., Terasaki, H., Sakamaki, T., Funakoshi, K.
  • 学会等名: IMA2010, 20th General Meeting of the International Mineralogical Association
  • 発表場所: Budapest, Hungary
  • 年月日: 2010-08-27
• [学会発表] Density measurement of liquid Fe-Si using sink/float method under high pressure. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tateyama, R., Ohtani, E., Suzuki, A., Terasaki, H., Nishida, K., Shibazaki, Y., Kikegawa, T.
  • 学会等名: Global COE Symposium 2010 "Dynamic Earth and Heterogeneous Structure" (international)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] Equation of state of liquid FeS at high pressure and high temperature. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishida, K., Ohtani, E., Suzuki, A., Terasaki, H., Urakawa, S., Sakamaki, T., Shibazaki, Y., Katayama, Y., Kikegawa, T.
  • 学会等名: Global COE Symposium 2010 "Dynamic Earth and Heterogeneous Structure" (international)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] Viscosity of K2TiSi4O9 melt at high pressure and high tempearture. (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Ohtani, E., Nishida, K., Tateyama, R., Shibazaki, Y., Kikegawa, T.
  • 学会等名: Global COE Symposium 2010 "Dynamic Earth and Heterogeneous Structure" (international)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] Deformation experiments on fayalite using deformation-cubic anvil press and monochromatic X-rays. (2010)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi-Ohnuma, R., Ohtani, E., Kubo, T., Doi, N., Suzuki, A., Shimojuku, A., Kato, T., Kikegawa, T.
  • 学会等名: Global COE Symposium 2010 "Dynamic Earth and Heterogeneous Structure" (international)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] Density and viscosity of lunar high-Ti magma at high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Ohtani E., Sakamaki, T., Urakawa, S., Katayama, Y., Nishida, K., Tateyama, R., Kikegawa, T.
  • 学会等名: 2010 Western Pacific Geophysics Meeting
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2010-06-23
• [学会発表] Deforamtion-Cubic Anvil Pressと放射光を用いたファヤライトの変形実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白石令, 大谷栄治, 久保友明, 鈴木昭夫, 土井菜保子, 下宿彰, 加藤工, 金川久一, 亀卦川卓美
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 千葉市
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] Density, viscosity and structure of basaltic magma under high pressure and high temperature. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakamaki, T., Ohtani E., Suzuki, A., Urakawa, S., Terasaki, H., Katayama, Y., Funakoshi, K.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2010 (international session)
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] Equation of state of liquid FeS at high pressure and high temperature. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishida K., Ohtani E., Suzuki A., Terasaki, H., Shibazaki Y., Tateyama, R., Kikegawa T.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2010 (international session)
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] Viscosity of K2TiSi4O9 melt at high pressure and high temperature. (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Ohtani E., Nishida, K., Tateyama, R., Shibazaki, Y., Kikegawa, T.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2010 (international session)
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] Density measurement of liquid Fe-Si using sink/float method under high pressure. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tateyama R., Ohtani E., Suzuki A., Terasaki H., Nishida K.Shibazaki Y., Kikegawa T.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2010 (international session)
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2010-05-24