パイロキシン-ガーネット相転移カイネティクスと沈み込むスラブの非平衡ミネラロジー

俯冲板片的辉石-石榴石相变动力学和非平衡矿物学

• 批准号: 09J03975
• 负责人: 西 真之
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Ehime University (2010)Kyushu University (2009)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J03975/
• 关键词: 相転移カイネティクス; マントル遷移層; メージャライト; ダイヤモンド; ガーネット

地球深部に沈み込むプレートの内部は周囲のマントルよりも低温の環境であり、鉱物の反応速度が非常に遅い。そのため、プレート内部のマントル鉱物は完全に平衡相関係に従うわけでなく、高圧相安定領域でも低圧相のまま、準安定相として存在する可能性が指摘されている。地震波トモグラフィーに映るプレートの停滞領域は、予想される非平衡鉱物の存在領域でもある。従って、相転移速度の解明は、粘性や密度等、物性値に密接に結びつくため、プレート滞留のメカニズムを考える上で非常に重要な課題である。今年度は沈み込むプレート内で起こると考えられているpyroxene-garnet相転移速度を測定するために、この相転移速度を律速するgarnet粒内の原子の拡散係数を比較的低含水量条件下で測定した。出発物質として、マントル遷移層領域に存在すると考えられる化学組成を持つメージャライトガーネットと、天然のパイロープ的組成のガーネットを用いた。これらのサンプルを研磨し、お互いを接触させ、高温高圧条件下で反応させた。高温高圧実験にはマルチアンビル型高圧発生装置を用い、回収試料の化学組成の分析には透過型電子顕微鏡を用いた。得られた拡散係数から計算したpyroxene-garnet相転移速度は非常に遅く、沈み込むプレート内でこの相転移が進行しないことが示唆された。また、この相転移が進行しないことを考慮して沈み込むプレートの鉱物構成を構築し、その密度を計算した。その結果、沈み込むプレートはマントル遷移層領域で周囲のマントルより賢くなり、この領域でプレートが浮力を持つことが示唆された。

沉入地球深处的板块内部是比周围地幔更冷的环境，矿物质的反应速度极其缓慢。因此，有人指出板块内部的地幔矿物并不完全遵循平衡相关系，即使在高压相稳定区，低压相仍然作为亚稳相存在。地震层析成像中看到的板块停滞区域也是预测存在非平衡矿物的区域。因此，在考虑极板滞留机理时，阐明相变速率是一个非常重要的问题，因为它与粘度和密度等物理性能值密切相关。今年，为了测量被认为在俯冲板块内发生的辉石-石榴石相变的速率，我们研究了在相对较低的含水量下石榴石晶粒内原子的扩散系数，该系数决定了这种相变的速率测量条件。作为起始材料，我们使用了多数石榴石（其化学成分被认为存在于地幔过渡层区域）和石榴石（其具有天然的镁铝榴石状成分）。这些样品经过抛光、相互接触并在高温高压条件下发生反应。采用多砧式高压发生器进行高温高压实验，并利用透射电子显微镜对回收样品的化学成分进行分析。从获得的扩散系数计算出的辉石-石榴石相变速率非常慢，表明这种相变不在俯冲板块内进行。此外，考虑到这种相变不会发生，构造了俯冲板块的矿物成分，并计算了其密度。结果表明，在地幔过渡带区域，俯冲板块变得比周围地幔更加聪明，表明该区域的板块具有浮力。

项目成果

Metastable transformations of eclogite to garnetite in subducting oceanic crust

• DOI: 10.2465/jmps.080929
• 发表时间: 2008-12
• 期刊: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences
• 影响因子: 0.7
• 作者: M. Nishi;T. Kubo;Takumi Kato

Mechanisms and kinetics of the back-transformation of majoritic garnet into low-pressure phases and implications for ultradeep diamond

多数石榴石反向转变为低压相的机制和动力学以及对超深金刚石的影响

• 发表时间: 2009
• 作者: M.Nishi;et al.
• 通讯作者: et al.

Plagioclase breakdown as an indicator for shock conditions of meteorites

• DOI: 10.1038/ngeo704
• 发表时间: 2010-01-01
• 期刊: NATURE GEOSCIENCE
• 影响因子: 18.3
• 作者: Kubo, Tomoaki;Kimura, Makoto;Funakoshi, Ken-ichi
• 通讯作者: Funakoshi, Ken-ichi

Back transformation kinetics of majoritic gaznet and implication for ascending diamond

多数石榴石的反变换动力学及其对上升钻石的影响

• 发表时间: 2010
• 作者: 西真之;等
• 通讯作者: 等

Effect of iron content on electrical conductivity of ferropericlase with implications for the spin transition pressure

• DOI: 10.1029/2010jb007801
• 发表时间: 2011-04
• 期刊: Journal of Geophysical Research
• 作者: T. Yoshino;E. Ito;T. Katsura;D. Yamazaki;Shuanming Shan;Xinzhuan Guo;M. Nishi;Y. Higo;K. Funakoshi