地球深部条件におけるマグマの分光学

地球深处条件下岩浆的光谱学

基本信息

批准号：
13740315
负责人：
川本竜彦
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

スプリング8の放射光X線を用いて、高温度高圧力条件でマントル鉱物と水を共存させて、水の中に溶け込むケイ酸塩の性質を調べた。温度1000℃では3.3GPaよりも低い圧力で、Mg2SiO4フォルステライトが成長し、それより高圧ではエンスタタイトしか確認されなかった。このことは低圧では、水に溶け込むケイ酸塩成分のMg/Siが1よりも小さく、高圧になると1よりも大きくなりうることを示している。従来の急冷実験結果と合わせて考えると次のようなことがわかる。(1)3GPa付近でシリカに富む水から、マグネシウムに富む水に急に変化するかも知れない。このことは、水の中に溶け込むシリ水の中に溶け込むケイ酸塩の構造が変化するためか、H2Oそのものの構造が変化するからかもしれない。(2)圧力上昇にともない水に溶け込むケイ酸塩の化学組成がマグネシウムに富むようになることは、マントル鉱物と水の間の濡れ角にも影響を与えるはずだ。フォルステライトと水の間の濡れ角が1ム5GPaの範囲で、圧力とともに低下するのは、水に溶け込むケイ酸塩の溶解度が上がっていくため、あるいは、同時にMg/Si比が近付いていくため、と解釈できる。後者の影響が無視できないことはザクロ石(1Mg/Si)と水の間の濡れ角に表れている。濡れ角と水に溶け込むケイ酸塩の組成を同時に測定する実験がなされるべきである。(3)3GPaム10GPaでエンスタタイトとフォルステライトと共存する水に溶け込むケイ酸塩のMg/Siモル比と同じ温度圧力条件で生成された水を含むKLB-1かんらん岩の部分融解液のそれと似たような傾向を示す。このことは、上部マントルのどこかで(それが決定できるとうれしいが)水にとむマグマとケイ酸塩にとむ水は、互いに溶け合い、一相になっている可能性を示している。

利用Spring 8的同步加速器X射线，我们通过让地幔矿物和水在高温高压条件下共存来研究溶解在水中的硅酸盐的性质。在1000℃的温度和低于3.3GPa的压力下，Mg2SiO4镁橄榄石生长，而在更高的压力下仅观察到顽辉石。这表明溶解在水中的硅酸盐组分的Mg/Si比在低压下小于1，并且在高压下可以大于1。与传统快速冷却实验的结果结合起来考虑，可以得出以下结论。 (1) 在3 GPa左右，富含二氧化硅的水可能突然变成富含镁的水。这可能是由于溶解在硅水中的硅酸盐的结构发生了变化，或者是H2O本身的结构发生了变化。（2）随着压力的增加，溶解在水中的硅酸盐的化学成分变得更富含镁，这也应该会影响地幔矿物与水之间的润湿角。镁橄榄石与水之间的润湿角在1μ5GPa范围内，并且随着压力的增加而减小，这是因为硅酸盐在水中的溶解度增加，或者因为Mg/Si比同时接近，可以解释为后者的影响不可忽视，这一事实反映在石榴石（1Mg/Si）与水之间的润湿角上。应进行实验以同时测量润湿角和溶解在水中的硅酸盐的成分。 (3)在3 GPa和10 GPa下与顽火辉石和镁橄榄石共存的水溶性硅酸盐的Mg/Si摩尔比相同的温度和压力条件下生成的含水KLB-1橄榄岩的部分熔融显示出类似的趋势。。这表明有可能在上地幔的某个地方（如果能够确定这一点就好了）水中的岩浆和硅酸盐中的水相互溶解并形成单相。