高温高圧実験によるコンドライト隕石の衝撃変成過程の解明

通过高温高压实验阐明球粒陨石的撞击变质过程

• 批准号: 15740316
• 负责人: 富岡 尚敬
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Kobe 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-15740316/
• 关键词: 衝撃変成; 斜長石; 非晶質化; 分析電顕; ラマン分光; 高温高圧実験; ダイヤモンドアンビルセル; コンドライト; 衝撃溶融脈; 珪酸塩高圧相; 急冷結晶化

激しい衝撃変成を受けた石質隕石中では,その主要構成鉱物である斜長石の一部が固相のまま非晶質化していることがあり,衝撃スケールの重要な一指標となっている.これまでは,衝撃回収実験のみ基づき非晶質化の圧力が見積もられてきた.しかし,衝撃実験における圧力保持時間はマイクロ秒であり,天然の隕石母天体(数秒程度)と比較すると極めて短い.したがって,相転移に必要な時間が十分与えられず,非晶質化圧力が過剰に評価されている可能性がある.本研究課題では,圧力保持時間をより長くとることのできる,ダイヤモンドアンビルセルを用いて斜長石の室温化49GPaまでの静的高圧実験を行い,回収試料の構造を,ラマン分光,及び透過電子顕微鏡を用いて検討した.出発物質としてNa : Ca=99:1,及び89:11の斜長石粉末を用い,非晶質化圧に対する化学組成依存性も検討した.その結果,静的圧縮による斜長石の非晶質化圧力は,1)衝撃実験に対してわずかに低圧(〜2GPa)であり,時間依存性はさほど大きくないこと,2)衝撃実験同様Na/Ca比が増加するほど高いこと(Na : Ca=99:1で37GPa,Na:Ca=99:1で34GPa)が明らかになった。しかし,本研究は室温での高圧実験であるため,高温下での相転移の活性化も考慮すると,非晶質化圧力はさらに低下する可能性が高い.現段階では予備的考察ではあるが,天然の衝撃変成では,普通コンドライトが経験したピーク圧力は30GPaを大きく超えない,と考えられる.これまで,斜長石の非晶質化を一つの基準として,強い衝撃変成を受けたコンドライトは45-90GPaの圧力を受けたと考えられているが,今回の結果から,このような圧力は過剰に見積もられている可能性が高いと考えられる。温度効果を検討するために,高温下での斜長石の静的圧縮実験を今後進めていく予定である.

在经历了严重的撞击变质的石陨石中，一些斜长石（主要成分矿物）仍然是固态和非晶态的，这是撞击规模的重要指标，迄今为止，非晶化的压力只能根据撞击恢复实验来估计。然而，撞击实验中的压力保持时间为微秒，与天然陨石母体（几秒）相比是极其长的。因此，相变所需的时间可能不够，并且可能高估了非晶化压力，在室温下使用砧池对斜长石进行了高达 49 GPa 的静态高压实验，并对回收的样品的结构进行了研究。使用拉曼光谱和透射电子显微镜进行了研究。 ：使用Ca=99:1和89:11的斜长石粉末，我们研究了化学成分对非晶化压力的依赖性。结果，斜长石由于静态压缩而产生的非晶化压力为1)压力略低( ~2 GPa) 比冲击实验中的要大，并且时间依赖性不是很大，并且 2) 随着 Na/Ca 比率的增加，压力更高（Na: Ca=99:1 时为 37GPa，Na:Ca=99:1 时为 34GPa）。不过，由于这项研究是在室温下进行的高压实验，因此如果也考虑到高温下相变的激活，非晶化压力很可能会进一步降低，尽管这是现阶段的初步考虑， ，在自然冲击变质作用中，正常球粒陨石所经历的峰值压力远大于30GPa。到目前为止，人们一直认为，经历了强烈撞击变质作用的球粒陨石受到了45-90 GPa的压力，以斜长石的非晶化为标准，但从目前的结果来看，这样的压力很可能被高估了。为了研究温度效应，我们计划对斜长石进行高温下的静态压缩实验。

项目成果

N.Tomioka, M.Kimura: "The breakdown of diopside to Ca-rich majorite and glass in a shocked H chondite"Earth and Planetary Science Letters. 208. 271-278 (2003)

N.Tomioka、M.Kimura：“在受冲击的 H 球粒陨石中透辉石分解为富钙多数石和玻璃”《地球与行星科学快报》。