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，我们的重点是对岩浆动力学的基础研究。也就是说，目的是在高压下找到玄武岩岩浆的密度和粘度的一般规则，并确定上地幔材料（橄榄石岩石）在整个地幔压力范围内的熔融关系以及所得液体的组成。确定玄武岩岩浆密度约为2.0 gp的一般公式，来自我们组已经确定的那些和本研究中确定的岩层密度。鉴于此公式，确定了中，下层和上地幔中玄武岩岩浆的密度。使用此通用公式，我们已经阐明了由于地壳中部和下部的玄武岩岩浆的晶体分化而引起的岩浆的密度变化，并且在上地幔中玄武岩岩浆的上升过程中的密度变化。结果，建议在日本群岛中，与日本海边相比，火山沿附近的液体和钻石的密度较小，因此，上升速度更高。关于粘度，确定五个主要玄武岩岩浆的粘度为1.5 GPA，并且压力和温度对粘度的影响阐明了。此外，在1.2 gp以下的玄武岩岩浆粘性流的活化能约为60 kcal/mole。从这些结果中，玄武岩岩浆的粘度通常在下层地壳到上地幔的条件下确定。作为一种应用，在确定上地幔中发生的玄武岩岩浆的粘度时，发现深度约为250公里的250p（镇定），但在100km时降至约2p。这对于岩浆运动的机制很重要。橄榄石的熔融关系被确定为14 GPA的高压，表明熔融的温度范围随压力增加而显着降低。据表明，所产生的液体逐渐富含mg，在5GPA或更高时，它变成了Chomatiite，并且在10GPA或更高时，它变成了橄榄色的色彩。这些对于地幔材料的起源很重要。