相転移カイネティクスとダイヤモンド包有物に基づく地球深部の鉱物構成の解明

基于相变动力学和金刚石内含物阐明地球深处的矿物成分

基本信息

批准号：
11J08170
负责人：
西真之
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

(研究1)鉱物の原子拡散速度は地球内部の流動特性や元素移動特性に影響する。昨年度から今年度にかけて、マントル構成鉱物の非平衡性や流動特性を理解することを目的として、MgOとSio_2結晶間の拡散律速反応であるMgSi03 perovskiteの反応縁成長速度を実験によりを明らかにした。24-50GPa, 1650-2100℃, 15-1500分の条件下で、計10回の実験を行った。回収試料の組織観察から、すべての実験条件でMgOとSiO_2の反応に伴うperovskite反応縁が確認された。また、得られた反応縁成長カイネティクスから、MgO成分の粒界拡散係数を、粒成長の効果を考慮して計算した。この結果から、下部マントル領域での鉱物の粒界拡散特性の議論が可能となった。(研究2)地球内部に存在する水は、相転移カイネティクスや岩石の流動特性に強く影響する。地球表層環境を構成する水は、地表の岩石との反応により含水鉱物を作り、プレートの沈み込みとともにマントル内に持ち込まれる。そのため含水鉱物の安定領域を知ることは、地球内部の水の循環機構とその規模を知るための重要な手掛かりとなる。今回、マルチアンビル型高圧発生装置と、焼結ダイヤモンドアンビル、貴金属製の試料容器を用いた超高圧下での含水実験技術を開発し、下部マントルにおける含水鉱物の相関係を研究した。その結果1200kmの深さを超えて、下部マントル深くまで存在できうる含水ケイ酸鉱物(Phase H)を新しく発見し、phase Hによる、地球表層から地球中心核(コア)までの大規模な水の循環の可能性を示した。

（研究1）矿物质的原子扩散率会影响地球内的流量和元素运动特征。从去年到今年，已经澄清了实验，以了解地幔组成矿物的非平衡和流动特性，实验揭示了MGSI03 Perovskite的反应边缘生长速率，MGSI03 Perovskite，这是MGO和SIO_2晶体之间的扩散控制反应。在24-50GPA，1650-2100°C和15-1500分钟的条件下，总共进行了10次实验。对收集样品的组织观察证实了在所有实验条件下与MGO和SIO_2反应相关的钙钛矿反应缘。此外，从获得的反应边缘生长动力学中，考虑了MGO成分的晶界扩散系数，并考虑了晶粒生长的影响。该结果允许讨论下地幔区域矿物质的晶界扩散特性。（研究2）存在地球内的水强烈影响相变动力学和岩石的流量。构成表面环境的水与表面上的岩石反应，形成水合矿物质，并随着盘子的消退而被带入地幔中。因此，了解水合矿物质的稳定区域是了解内部水循环机制及其规模的重要线索。在本文中，我们使用多型型高压发电机，烧结的钻石砧和一个由贵金属制成的样品容器，在超高压力下开发了一种含水的实验技术，并研究了较低地幔中含水的矿物质之间的相关性。结果，我们发现了一种新的含水硅酸盐矿物（H期），该矿物质可能存在于深处深处，深处深处，这表明可能会从表面层到地球中心核心（核心）大规模水循环。

项目成果

期刊论文数量（0）

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专利数量（0）

Garnet中のSi-Al相互拡散と沈み込むスラブの密度進化

石榴石中的硅铝相互扩散与俯冲板片的密度演化

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Inoue;T.;西真之
通讯作者：
西真之

Growth kinetics of MgSiO_3 perovskite reaction rim between stishovite and periclase up to 50 GPa and its implication for grain boundary diffusivity in the lower mantle

50 GPa下镁硅石与方镁石之间的MgSiO_3钙钛矿反应边缘的生长动力学及其对下地幔晶界扩散率的意义

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
Earth and Planetary Science Letters
影响因子：
5.3
作者：
M. Nishi;Y. Nishihara;T. Irifune
通讯作者：
T. Irifune

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西真之其他文献

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DOI：
发表时间：
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期刊：
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通讯作者：
畑山達郎,入舩徹男

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DOI：
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DOI：
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通讯作者：
平田岳史・坂田周平・槇納好枝・小原聖也・向山　翔・服部健太郎・杉浦悠穀・Thomas Walczyk・昆　慶明・折橋裕二・鈴木敏弘