第3章　地球物質とその性質

PREM (Preliminary Reference Earth Model)

PREM (P, , ) 3

図 2 地殻 上部マントル マントル遷移層 ケイ酸塩 下部マントル 外核 金属鉄 内核 30km, 1GPa 410km 14GPa 核マントル境界 2900km 135 GPa 外核　　 金属鉄 5100km 330 GPa 内核　　 6370km 360 GPa

地球内部の温度 マントル 核 5

Upper Mantle Convection as a Possible Mechanism for Plate Tectonics Fig. 19.8

Spring-8とPhoton Factory（ＰＦ）放射光施設 SPEED-MkII マルチアンビル高圧装置 レーザー加熱ダイヤモンドアンビル高圧装置

X-ray Radiography and Tomography at high pressure: Application of multianvil press APS BL-BMD13 250 ton Radiography Micro-tomography PF BL14C (MAX-III) SPring-8 BL04B1 (SPEED-1500) 1500 ton 700 ton

High Pressure Systems 1.　Large volume press: Kawai-type Multi-anvil apparatus （3000t、1500t, 1000t、700tプレス） Developed in Japan and now used world wide: Large sample volume: 1cm3 in 10 GPa 2.　Diamond anvil cell　 Double sided laser heating Nd:YAG, YLF, and CO2 laser for heating at high pressure.: combined with Raman spectroscopy, X-ray diffraction

高温高圧実験の方法 BL10XU beamline, SPring-8 高圧装置 :Diamond anvil cell Laser 11/25 BL10XU beamline, SPring-8 高圧装置　:Diamond anvil cell Laser X-ray Culet size 35, 75, 100, 250, 300 μm ダイヤモンド ガスケット Re サンプル(Fe-3.4 wt% Si) 圧力媒体(NaCl) 高温発生方法: Nd:YLF laser (λ=1.056 μm, heating spot size: 20 μm） 出発物質 : Fe-3.4 wt% Si (RAREMETALLIC CO.LTD.) 圧力の測定: EOS of NaCl (B1-NaCl:Brown, 1999; B2-NaCl:Fei et al., 2007) 温度測定: Spectrometric method using radiation

A diamond anvil compressed at 374 GPa and 300 K

Temperature, K Pressure, GPa 365 GPa 下部マントル 374 GPa 700 K DAC マントル遷移層 下部マントル 外核 上部マントル Temperature, K レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセル 焼結ダイヤマルチアンビルプレス 374 GPa 700 K DAC Pressure, GPa 2012/1/11

地球の断面図 15

図２５

隕石に含まれる主な鉱物～地球の鉱物と共通

地殻とマントルの構造 Fig. 19.7 マントル遷移層 下部マントル 上部マントル アセノスフィア リソスフィア 海洋地殻 大陸地殻 横波速度Ｖｐ 地殻とマントルの構造 Fig. 19.7

図２７

かんらん石（オリビン）

橄欖岩（かんらん岩・ペリドタイト）

珪酸塩の例：オリビン（かんらん石） マントルを構成する岩石はかんらん岩 （peridotite, かんらん石・輝石を主成分とする） 22

地球と火星のマントルを作る鉱物 地球 火星 オリビン、斜方輝石、単斜輝石、ガーネット 1250 km ウオズレアイト、メージャライト リングウッダイト 1800 km マグネシオブスタイト＋ マグネシウムペロブスカイト＋ カルシウムぺロブスカイト (From Crust to Core and Back, p42, Ed. F. Seifert, BGI, 2004) 4

上部マントルを構成する鉱物とマントルの融解 30 km 90 km 150km

上部マントルを構成する鉱物とマントルの融解 石榴石カンラン岩（Garnet peridotite） 尖晶石カンラン岩（Spinel peridotite) 斜長石カンラン岩（Plagioclase peridotite) 30 km 90 km 150km

図２９ 660km地震波不連続 410 km 地震波 不連続

下部マントル マントル遷移層 上部マントル

問題 １．カンラン石（Mg,Fe)2SiO4の高圧多形の名称を二つ記せ。 ２．マントルには、二つの大きな地震波不連続面が存在する。その二つの名称と、その不連続の原因について述べよ。 ３．上部マントルのMg/Siとコンドライト隕石のMg/Siの違いを述べよ。また、この違いはどのように説明されているか。