初期地球におけるダイナミックスと多圏相互作用

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02302033
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大谷 栄治 東北大学, 理学部, 助教授 (60136306)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 豊 名古屋大学, 水園科学研究所, 助手 (90192468) ; 丸山 茂徳 東京大学, 教養学部, 助教授 (50111737) ; 北村 雅夫 京都大学, 理学部, 助教授 (70004489) ; 瀬野 徹三 東京大学, 地震研究所, 助教授 (10216567) ; 加藤 工 東北大学, 理学部, 助手 (90214379)
• Keywords: 地球核物質 / Mg‐ペロブスカイト / マグマオ-シャン / 遷移金属元素 / 分配 / キンバライト / 初期地球 / 多圏相互作用

Research Abstract

本総合研究は、初期地球の内部環境を実験的研究、野外調査研究、数値実験(シミュレ-ション)の三つの手法を総合することによって解明することを目的としている。これらのそれぞれの分野の研究に於て本年度は以下のような研究が行われた。
実験的研究に関しては(1)地球核物質である溶融鉄と珪酸塩メルト、溶融鉄とMgーペロブスカイトの間の遷移金属元素を始めとする20以上の元素の分配係数を測定した。試料合成にはマルチアンビル高圧装置を用い、分析にはEPMA及び、筑波大学地球科学系のSIMS(二次イオン質量分析装置)を用いた。これによって、初期地球のマグマオ-シャンの形成と同時に起こる地球核の形成過程を議論することが可能になりつつある。この実験的研究はさらに次年度に引続き強力に押し進める計画である。さらに、(2)マグマオ-シャン内部のダイナミックスを論ずる上で重要な珪酸塩メルトの密度測定を8GPaまでの圧力行った。また(3)初期地球の重要な火成作用の一つであるキンバライトを用いた高温高圧実験を行い、初期地球の火成作用の性質を議論できるようになった。
野外調査に基づく地質学的研究では、 (1)太古代や原生代の中央海嶺玄武岩やその海洋底変成作用についてのコンパイルや現地調査が行われ、39億円の昔から地球上ではプレ-トテクトニックスが機能していたことが確かめられた。さらに(2)深海堆積物のコンパイルが行われつつあり地球史を通じての大陸の組成変化と化学特性が調べられた。
シミュレ-ションにもとづく初期地球の進化の研究については、マグマオ-シャンの形成後、その結晶化にともなう層構造の形成と対流による均質化の相互作用が検討され、マグマオ-シャンの痕跡が保存されにくいことが示された。
今年度は、以上に述べた研究を実施すると共に、本総研の目的とする初期地球の多圏相互作用を総合的に明らかにするために、4月と10月に二度の研究会を開催し研究者同士の相互交流を行った。特に10月の筑波大学での研究会には、総研の分担者のみならず多くの学生・大学院生が参加しこの分野の研究の普及と促進に大きな成果を得ることができた。

Research Products

• [Publications] 大谷 栄治: "初期地球のサブダクションとマントルダイナミックス" 月刊地球. 13. 613-617 (1991)
• [Publications] 大谷 栄治: "地球の分化過程と内部構造" 鉱物学雑誌. 20. 209-216 (1991)
• [Publications] E.Ohtani: "Partitioning at elements between mantle and core materials and early ditterentiation at the Earth" High pressure Research in Mineral Physics, Application to Earth and Planet.Seiances. AGU monograph. (1992)
• [Publications] 北村 雅夫: "初期地球におけるダイヤモンドの形成過程" 月刊地球. 13. 582-587 (1991)
• [Publications] H.Yurimoto: "Element partitioning between majorite and liquid: A Secondary ion mass spectrometric study" Geophysical Research Letters. 19. 17-20 (1992)