マグマのダイナミックス

岩浆动力学

基本信息

批准号：
60121006
负责人：
久城育夫
金额：
$ 12.54万
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 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-60121006/
关键词：
マグマ密度粘性カンラン岩融解関係

项目摘要

本年度はマグマのダイナミックスの基礎的な研究に主眼を置いた。すなわち、高圧下における玄武岩質マグマの密度と粘性の一般則を求めること、および上部マントル物質であるカンラン岩の融解関係および生じる液の組成を上部マントル全圧力の範囲にわたって決定することを目的とした。玄武岩質マグマの密度については、これまで当グループがすでに決定したものと本研究において決定したものとから、約2.0GP までの圧力範囲における密度を求める一般式を導いた。この式により、化学組成が与えられると、地殻中・下部〜マントル上部における玄武岩質マグマの密度が求められる。この一般式を用いて、地殻中・下部における玄武岩質マグマの結晶分化作用によるマグマの密度変化、および上部マントルにおける玄武岩質マグマの上昇過程の密度変化を明らかにした。その結果、日本列島においては、火山フロント附近では日本海側に較べて、液と含むダイアピルの密度が小さく、その結果上昇速度が大きいことが示唆される。粘性については、5種の主要な玄武岩質マグマの粘性を1.5GPaまで決定し、粘性に及ぼす圧力と温度の効果を明らかにした。また1.2GP下における玄武岩質マグマの粘性流の活性化エネルギーは約60Kcal/moleであった。これらの結果から、玄武岩質マグマの粘性が地殻下部〜マントル上部の条件下で一般的に求められる。その応用として、上部マントルで生じる玄武岩質マグマの粘性を求めると、深さが25kmでは約250P(ポアズ)であるが、深さ100kmでは約2Pまで減少することがわかった。これはマグマの移動の機構にとって重要である。カンラン岩の融解関係は14GPaの高圧下まで決定し、融解の温度範囲が圧力の増大とともに著しく小さくなることを示した。そして、生じる液は次第にMgに富むようになり、5GPa以上ではコマチアイト質さらに10GPa以上ではカンラン岩質になることを明らかにした。これらはマントル物質の成因に重要である。

今年，我们重点开展岩浆动力学基础研究。具体来说，本研究的目的是确定高压下玄武岩浆密度和粘度的一般规则，并确定橄榄岩（上地幔物质）的熔融关系以及所得液体在以下范围内的成分：上地幔总压力。关于玄武质岩浆的密度，我们根据我们小组已经确定的数据和本研究中确定的数据，推导出了在大约 2.0 GP 的压力范围内计算密度的通用公式。利用这个公式，给定化学成分，可以确定中/下地壳和上地幔中玄武岩浆的密度。利用这个通式，我们阐明了地壳中下部玄武岩浆结晶引起的岩浆密度变化，以及上地幔玄武岩浆上升过程中密度的变化。结果表明，在日本列岛，火山前缘附近的流体和底辟密度低于日本海一侧，因此上升速度更快。关于粘度，我们测定了五种主要玄武岩浆的粘度高达1.5GPa，并阐明了压力和温度对粘度的影响。 1.2GP下玄武岩浆粘性流的活化能约为60Kcal/mole。根据这些结果，可以大致确定从下地壳到上地幔条件下的玄武岩浆的粘度。作为其应用，当我们测定上地幔中产生的玄武岩浆的粘度时，我们发现在25 km深度处其粘度约为250 P（泊），但在100 km深度处降至约2 P 。这对于岩浆运动的机制很重要。在 14 GPa 的高压下确定了橄榄岩的熔融关系，结果表明，随着压力的增加，熔融温度范围明显变小。他们还发现，所得液体逐渐富含镁，在温度高于 5GPa 时变成科马提岩，在温度高于 10GPa 时变成橄榄岩。这些对于地幔物质的起源很重要。