蒸発・凝縮実験にもとづく隕石物質の形成条件

基于蒸发和凝结实验的陨石材料形成条件

• 批准号: 01611502
• 负责人: 高橋 裕子
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01611502/
• 关键词: 蒸発; 真空実験; 斜長石; 輝石

隕石をはじめ惑星を構成する最も主要な鉱物はかんらん石、輝石、斜長石であり、いずれも固溶体鉱物である。固溶体の端成分はMgとFeあるいはCaとNaのように著しくvolatilityの異なる元素で、特に斜長石のAb端成分はNaとAlという極端にそれが異なる成分を含む。最近の太陽系形成モデルの多くは星雲の完全ガス化は太陽のごく近傍を除いてはおこらなかったことを指摘している。従って固体鉱物が部分蒸発の際おこす主要・微量・同位体組織のfractionationは重要な位味をもつ。今年度は斜長石、輝石に関して真空炉で加熱、部分蒸発の実験をおこない、残渣の化学組成を調べ、主要成分に関する相図を作製した。斜長石に関してはすでに、蒸発ガスと残渣の組成は温度や圧力に依存しないことが明らかになっていた(Nagahara & Kushiro,1989)が、より広い条件下の実験の結果、ガスの組成はNa:Al=1:1で、Si/(Si+NaAl)をyとすると、y=0.18x+0.34(ただし、xは出発物質の斜長石のNa/(Ca+Na)比)として表わせることが明らかとなった。従って、極めて難揮発性のAlは、揮発性のNaとともに蒸発することになり、固体鉱物からの蒸発は、volatilityのみで論ずることのできる液体からの蒸発とは異るメカニズムに支配される。これはテクト珪酸塩がある斜長石の構造にSiO_2は合致するが、NaのみAlのみは電価のバランスのため単独で存在することができないためと考えられる。一方輝石は、高温(Mgに富む部分)ではフォルステライトとSiに富むガスに分解し、やや低温(Feがやや多い部分)ではMgに富む輝石とFeに富む輝石組成のガスとに分解する。それらの組成は温度の関数であり、基本的に液体と固体の関係と同じであることがわかった。コンドライト中のコニドリュ-ルとマトリックス、CAIとrimの関係は部分蒸発、再疑縮として説明が可能となった。

组成行星（包括陨石）的最重要矿物是橄榄石、辉石和斜长石，它们都是固溶体矿物。固溶体的端元是挥发性显着不同的元素，例如Mg和Fe或Ca和Na。特别是，斜长石的Ab端元包含挥发性极其不同的元素，例如Na和Al。许多最近的太阳系形成模型指出，除了太阳附近之外，星云不会完全气化。因此，固体矿物部分蒸发过程中发生的主要结构、次要结构和同位素结构的分馏非常重要。今年，我们对斜长石和辉石在真空炉中进行了加热和部分蒸发实验，研究了残渣的化学成分，并绘制了主要成分的相图。对于斜长石，已经清楚蒸发气体和残留物的成分与温度和压力无关（Nagahara & Kushiro，1989）在更广泛的条件下进行了实验，发现气体组成为Na：Al=1：1，如果Si/（Si+NaAl）为y，则y=0.18x+0.34（其中x表明：起始原料斜长石的Na/(Ca+Na)比可以表示为Na/(Ca+Na)比。因此，极其难熔的铝将与挥发性的钠一起蒸发，固体矿物的蒸发与液体的蒸发受到不同的机制控制，只能从挥发性方面进行讨论。这被认为是因为SiO_2的斜长石结构与网硅酸盐相匹配，但由于电荷平衡，Na和Al不能单独存在。另一方面，辉石在高温下（富镁区）分解为镁橄榄石和富硅气体，在稍低的温度下（微富铁区）分解为富镁辉石和富铁辉石气体。事实证明，它们的组成是温度的函数，本质上与液体和固体之间的关系相同。球粒陨石中球粒和基质、CAI 和边缘之间的关系现在可以解释为部分蒸发和重新结论。

项目成果

Ikuo Kushiro & Hiroko Nagahara: "Formation of liquid and condensation of gas in the primitive solan nelvea" Progress of Theoretical Phypics. 96. 291-303 (1988)

钏路郁夫

Hiroko Nagahara,Ikuo Kushiro,& Kazushige Toneoka: "Vaporization equilibrium and Kinetics of Plagioclase and its application to meteorites" Geochimica Cosmochimica Acta.

永原博子、钏路郁夫、

Hiroko Nagahara & Ikuo Kushiro: "Vaporization experiments in the system plagioclase-hydrogen" Proc.NIPR simpo Antarctic Meteorites. 2. 235-251 (1989)

永原博子

Hiroko Nagahara & Ikuo Kushiro: "Vaporization and condensation experiments in the system ovivine-hydrogen(in Dynamic Prroceesses of Material Transport and Transformation in the Earth's Interior)" Terra Scientific Pub Co., (1990)

永原博子