高温高圧下における流体相の放出に伴なう元素の移動

高温高压下由于液相释放而导致的元素迁移

• 批准号: 60221011
• 负责人: 巽 好幸
• 金额: $ 3.2万
• 依托单位: Kyoto University
• 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-60221011/
• 关键词: 高温高圧実験; 上部マントル; 脱水分解反応; 元素移動

マントル内における流体相に伴なう元素移動は、流体相に可溶な元素の不均質分布の原因となり、地表に噴出するマグマの化学組成に大きく影響を与える。本研究では、特に効果的な流体相の移動が起こっている沈み込み帯上部マントルに焦点をあて、天然及び合成された岩石について実験岩石学・地球化学的研究を行なった。高温高圧実験:沈み込み帯における脱水分解反応及びそれに伴なう元素移動に関する実験には、試料部容積が大きく且つ70kbar程度までの圧力を発生する高温高圧実験装置が必要である。このために、複動式プレスを新たに設計・製作した。本装置で、100kbar,2000℃の温度圧力条件が、常時再現できる。 上部マントル条件下で脱水分解する鉱物の内で、含水量が多く存在度も高い蛇紋石について、新設の高温高圧実験装置を用い、脱水分解曲線・分解に伴なう元素移動度を決定した。注目した元素は、噴出するマグマにおいて最も顕著な地域的変化が認められる液相濃集元素である。その結果、蛇紋石の脱水分解に伴なって放出される流体相によって、イオン半径の大きな液相濃集元素がより多量に移動する事が判明した。沈み込み帯火山岩の地球化学:沈み込み帯マグマは、始源的マントル物質に流体相が添加されて形成されたと考えられる。地表で採集される火山岩組成から、その起源物質であるマントル組成を求める方法を新たに開発し、この解析法を用いて、沈み込み帯及び始源マントルの化学組成を求めた。両者の比較から、流体相中にはイオン半径の大きな液相濃集元素がより濃集することが明らかになった。上述の2つのアプローチは完全に整合的な結果を与える。今後は更に、他の含水鉱物・含炭酸鉱物について高温高圧実験を行ない、地球進化の各過程における元素移動を議論する。

地幔内与流体相相关的元素的运动导致溶解在流体相中的元素的不均匀分布，这极大地影响了喷射到地球表面的岩浆的化学成分。在这项研究中，我们对天然和合成岩石进行了实验岩石学和地球化学研究，重点关注发生特别有效的流体相运动的俯冲带上地幔。高温高压实验：俯冲带脱水分解反应和伴生元素转移实验需要高温高压实验设备，样品量大，产生的压力可达70 kbar左右。为此，我们设计并制造了新型双动压力机。通过该装置，可以随时再现100kbar和2000℃的温度和压力条件。 在上地幔条件下脱水分解的矿物中，利用新建的高温高压实验装置，测定了含水量高、丰度高的蛇纹石的脱水分解曲线和与分解相关的元素迁移率。我们关注的元素是液相浓元素，它们在喷发岩浆中表现出最显着的区域变化。结果发现，具有大离子半径的液相浓缩元素被蛇纹石脱水分解时释放的液相大量输送。俯冲带火山岩的地球化学：俯冲带岩浆被认为是通过向原始地幔物质添加流体相而形成的。我们开发了一种从地球表面收集的火山岩成分中确定源物质地幔成分的新方法，并利用这种分析方法确定了俯冲带和源地幔的化学成分。两者比较发现，离子半径较大的液相浓元素在液相中的富集程度更高。上述两种方法给出了完全一致的结果。未来我们将对其他含水矿物和碳酸盐矿物进行高温高压实验，探讨地球演化各个过程中的元素转移。

项目成果

火山. (1986)

火山（1986）

Advances in Physical Geochemistry.(1986)

物理地球化学进展（1986）

J.Volcunol.Geotherm.Res.(1986)

火山地热研究杂志（1986）