マグマのダイナミックス

岩浆动力学

基本信息

批准号：
62103007
负责人：
久城育夫
金额：
$ 11.52万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Special Project Research
财政年份：
1985
资助国家：
日本
起止时间：
1985 至 1987
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は, マグマの物性, マグマ溜り及び火道中におけるマグマのダイナミックス, 島弧のマグマの起源, 上部マントルにおけるマグマや流体などの物質の移動に重点を置いた. また, 原始太陽系星雲中でのメルト・ガス・固相の安定領域及びガスからのカンラン石, 輝石の凝縮に関する実験も開始された. 以下それらの結果の一部を述べる. 1.マグマの物性を理解するために, 単純系である透輝石-斜長石系のメルトの密度, 熱膨張, 粘性などを測定し, その組成依存性を検討した. その結果, ガラス転移温度や粘性には単純な加性則は成立せずCaMgSl_2O_640, NaAlSl_3O_860付近で最小を示すことが明らかになった. 2.火道中でのマグマの混合のメカニズムにつき理論的及び実験的研究を行ない, 下方から閉じつつある火道中では密度の異なる2種のマグマは一体となって循環し, 効率よく混合し得ることを示した. その条件は2種のマグマの粘性比が10^<-3>〜10^3の範囲であり, 玄武岩マグマと流紋岩マグマの場合には充分可能である. 3.マグマ溜りのダイナミックスを理解するために, マグマ溜りの"化石"である大崩山カコウ岩体を主要元素, 微量元素及びS同位体の変化によって詳細に解析した. その結果, このマグマ溜りでは単なる結晶の沈降のみでなく, 壁際の境界層対流によって下部の低密度流が上昇することが分化に重要な役割を果していることが示唆された. 4.カルク安山岩マグマの成因として, 角閃岩などの含水下部地殻物質の部分融解が可能であることを実験的に示した. すなわち, 角閃岩が1000〜1060°Cで部分融解すると, 水に富む(〜10%)安山岩質メルトが生じる. 下部地殻を融解させる熱源としては玄武岩マグマの貫入が考えられる. 5.MgO-S_1O_2+H_2系において, Mg2SIO_4, MgS_1O_8, S_1O_2の"三重点"は10^<-5>〜10^<-6>気圧に存在する. また水素が10^4倍存在する原始太陽系星雲ではメルトは10^<-2>気圧以下では, 安定に存在し得ないことが示された.

今年，我们重点开展了岩浆物理性质、岩浆房和岩浆通道中岩浆动力学、岛弧岩浆起源以及上地幔稳定区岩浆和流体等物质运动的实验。熔体、气相和固相的研究以及从气相中橄榄石和辉石的凝结也已开始，部分结果描述如下： 1. 为了了解岩浆的物理性质，我们测量了透辉石-斜长石熔体这一简单体系的密度、热膨胀、粘度等，并研究了它们的成分依赖性。结果，我们发现玻璃化转变温度无法建立简单的加和定律发现在CaMgSl_2O_640和NaAlSl_3O_860附近观察到了最小值。2.对岩浆在管道中的混合机理进行了理论和实验研究。结果表明，在从下方封闭的管道中，两种不同密度的岩浆合而为一，能够有效地混合。条件是两种岩浆的粘度比为10^-3～。 10^3，这对于玄武岩岩浆和流纹岩岩浆来说是很有可能的。 3. 为了了解岩浆室的动力学，我们通过观察常量元素、微量元素和S同位素的变化，对作为岩浆室“化石”的奥久山嘉古岩体进行了详细分析。结果发现，在这个岩浆室中，不仅晶体沉降，而且壁附近的边界层也被认为是由于对流而产生的较低低密度电流在分异中起着重要作用。 4. 作为钙质安山岩岩浆的成因，我们通过实验证明，角闪岩等含水下地壳物质的部分熔融是可能的，即当角闪岩在1000-1060℃时部分熔融时，会形成富含水（~10%）的玄武岩岩浆侵入。被认为是下地壳熔化的热源。5.在MgO-S_1O_2+H_2体系中， Mg2SIO_4、MgS_1O_8 和 S_1O_2 的“三相点”存在于 10^<-5> 至 10^<-6> 个大气压处。此外，在原太阳星云中，氢的含量是其熔体的 10^4 倍。 10^<-2> 表明在大气压以下不能稳定存在。