高温高圧下におけるコマチアイトマグマの粘度および密度測定

高温高压下科马提岩浆的粘度和密度测量

基本信息

批准号：
15740312
负责人：
鈴木昭夫
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740312/
关键词：
高圧マグマ粘度放射光 X線影像落球法マントルコマチアイト SPring-8

项目摘要

コマチアイトマグマは数GPa程度の圧力に相当する深さで生じ、そこから地表へ噴出したと考えられている。本研究においては、コマチアイトマグマなどの超塩基性珪酸塩融体の密度をマントル遷移層の深さに相当する圧力下までの測定に成功した。実験には我々が手法を確立した結晶浮沈法を用いた。その結果、マントル遷移層ではコマチアイトマグマは、マグマと共存するガーネットの密度と等しくなることが示された。このことは、マグマが分離するための条件を規定する上で、極めて重要な重要な結果といえる。一方、粘度測定に関しては、無水コマチアイトマグマの粘度を7GPaまでの圧力下で測定することに成功した。実験にはX線影像落球法を用いた。これに際しては、高速X線CCDカメラを使用することにより、低粘度融体の測定を可能とした。実験の結果、溶融温度に沿った温度圧力条件におけるコマチアイトマグマの粘度は、圧力の増加とともに増加することが示された。このことは、低圧側ほどマグマは流動性に富むことを意味しており、これを踏まえたマグマの生成・噴出モデルを考える必要がある。さらに、コマチアイトの主要端成分であるdiopside組成融体の粘度測定を13GPaという超高圧下で行った。これは、現在のところもっとも高温高圧力下での測定記録となっている。このdiopside融体に関する実験の結果、粘度は始め圧力の増加とともに増加するが、10GPaを超えた辺りで減少に転ずることが示された。これは、先に行われた拡散係数測定からの推測とは調和的である。しかしながら、diopside融体のような非重合性融体では圧力の増加とともに粘度が単調に増加するという、従来の推測とは矛盾するため、コマチアイトマグマなどを用いて、より詳細な物性測定や構造解析などを行うことの重要性が増すこととなった。

据信，岩浆的岩浆发生在对应于大约几个GPA的压力的深度上，然后爆发到地球表面上。在这项研究中，我们成功地测量了超前硅酸盐融化的密度，例如comachiitot岩浆，达到与地幔过渡层深度相对应的压力。使用我们已经建立的晶体浮动法进行了实验。结果表明，在地幔过渡层中，构象岩浆等于与岩浆并存的石榴石密度。这是定义岩浆分离条件的非常重要和重要的结果。另一方面，关于粘度测量，在高达7GPA的压力下成功测量了无水Comachiite岩浆的粘度。 X射线图像episphere方法用于实验。在这种情况下，使用高速X射线CCD摄像头来测量低粘度熔体。实验表明，在温度压力条件下，沿熔化温度的粘度粘度随压力增加而增加。这意味着较低的压力侧，岩浆的流体越多，有必要考虑基于此的岩浆产生和射血的模型。此外，在13GPA的超高压力下测量了Diopside组成熔体的粘度，这是Comachiite的主要成分。目前，这是在最高温度和高压下测量的记录。该Diopside熔体上的实验表明，粘度随着初始压力的增加而增加，但在10 GPA以上的水平下降低。这与先前扩散系数测量的推论是和谐的。然而，由于这与常规猜测相矛盾，即在不可聚合的熔体中，诸如Diopside之类的融化会随着压力的增加而单调地增加粘度，因此使用Comachiitoid Magma进行更详细的物理特性和结构分析的重要性增加了。