沈み込むスラブ物質の高温高圧下における弾性と融解関係の解明；地球内部の水のゆくえ

阐明高温高压下俯冲板片材料的弹性和熔化关系；地球内部水的归宿；

基本信息

批准号：
15J02017
负责人：
増野いづみ
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02017/
关键词：
下部マントルブリッジマナイト弾性波速度高圧鉱物含水鉱物

项目摘要

今年度は前年度に引き続き、超高圧下における鉄を含むブリッジマナイトの音速測定を行い、今までに報告されている数倍以上の圧力であるメガバール圧力下までの鉄を含むブリッジマナイトの弾性波速度の測定に成功した。鉄を含むブリッジマナイトは下部マントルに最も多く存在する鉱物であるが、従来の研究では鉄を含むブリッジマナイトのメガバール圧力下における音速測定は実験の困難さにより行われていなかった。本実験の音速測定結果を用い、実際の地球の地震波観測データと比較することで、下部マントルの鉱物学的モデルをより強く制約することができる。本研究では音速測定に加え、ブリッジマナイトの音速に対する鉄の効果を決めるため、透過型電子顕微鏡(TEM)- 電子エネルギー損失分光法(EELS)装置を用いた高圧高温発生装置ダイヤモンドアンビルセル(DAC)の回収試料の鉄の量および価数の測定を試みた。鉄を含むブリッジマナイトのTEM-EELS測定はバイロイト大学バイエルン地球科学研究所で行った。その結果、鉄の濃度・鉄のスピン転移によりブリッジマナイトの音速が有意に変化することが明らかになった。現在、ブリッジマナイトの鉄の濃度およびスピン転移の効果を考慮に入れた下部マントルの鉱物学的モデルを検討しており、今までのところ下部マントルは上部マントルよりもSiに富むモデルがもっともらしいということが導き出された。上部マントルよりも下部マントルがSiに富むという結果は、地球の進化過程や地球の材料物質について大きな示唆を与える。Siが下部マントルに富むことで、現在のマントル対流は、従来考えられていたような一層対流とは異なる可能性が示唆される。また、地球の材料物質については、典型的なCIコンドライトとは一致せず、地球に特有のコンドライト（たとえばEarthコンドライトなど）を考える必要があることが示唆される。

继上年的基础上，本财年我们对含铁桥石在超高压下的声速测量进行了成功测量。含铁桥石是下地幔中最丰富的矿物，但由于实验困难，之前的研究尚未测量兆巴压力下含铁桥石的声速。通过使用该实验的声速测量结果并将其与实际地球地震观测数据进行比较，我们可以更有力地约束下地幔的矿物学模型。在这项研究中，除了测量声速之外，我们还使用高压高温发生器金刚石砧室（DAC），并使用透射电子显微镜（TEM）-电子能量损失谱（EELS）装置来确定效果铁对桥石的声速的影响）我们尝试测量回收样品中铁的含量和价态。含铁桥石的 TEM-EELS 测量是在拜罗伊特大学巴伐利亚地球科学研究所进行的。结果表明，桥石的声速根据铁浓度和铁自旋跃迁而发生显着变化。我们目前正在考虑下地幔的矿物学模型，该模型考虑了桥锰矿的铁浓度和自旋转变的影响，到目前为止，下地幔比上地幔富含硅的模型似乎是合理的。是由此得出的。下地幔比上地幔富含硅的结果对于地球的演化过程和地球物质具有重要意义。下地幔中硅的丰度表明当前的地幔对流可能与之前认为的层状对流不同。此外，地球的材料与典型的 CI 球粒陨石不匹配，这表明需要考虑地球特有的球粒陨石（例如地球球粒陨石）。