マントルにおける相転移とマグマ １．マントルの相転移 マントル遷移層と下部マントル上部の相転移 下部マントルの相転移

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1 マントルにおける相転移とマグマ １．マントルの相転移 マントル遷移層と下部マントル上部の相転移 下部マントルの相転移
マントルにおける相転移とマグマ　 １．マントルの相転移 マントル遷移層と下部マントル上部の相転移 下部マントルの相転移 下部マントルにおけるスピン転移 ２．マグマの構造と物性（粘性・密度） マグマの密度・粘性 マグマの構造

2 １．マントルの相転移 マントル遷移層の相転移 下部マントルの相転移 下部マントルにおけるスピン転移

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5 Phase boundary of the decomposition of Ringwoodite
Dry -0.4~1 MPa/K (Katsura et al., 2003; Fei et al., 2004; Litasov et al., 2005) Compared to previous data: -2MPa/K (Ito and Takahashi, 1989; Irifune et al., 1998) １０

6 Phase boundary of the decomposition of Ringwoodite
Recent in situ X-ray studies indicate a gentle slope for the DRY phsase boundary compared to the previous results. -0.4~1 MPa/K (Katsura et al., 2003; Fei et al., 2004; Litasov et al., 2005) using Au (Tsuchiya, 2003) and MgO (Speziale et al., 2001) pressure scales. Compared to previous data: -2MPa/K (Ito and Takahashi, 1989; Irifune et al., 1998 using Anderson pressure scale). Note: A recent calorimetric study indicates a steeper slope (Akaogi et al., 2006) However, the calorimetry is made in the metastable conditions, In SITU measurement is needed…. １１

7 マントル遷移層と下部マントルにおける輝石，ガーネットの相転移

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10 PREM Basalt Peridotite

11 下部マントルにおける相転移 ポストスチショバイト転移: CaCl2, a-PbO2, Pyrite型 ポストペロブスカイト転移 スピン転移（マグネシオブスタイト） 　　　　　　　（ペロブスカイト） FeO(ブスタイト)；Ｂ１，Ｒｈｏｍｂｏ，Ｂ２相への転移 Corundumの転移

12 最近報告された新しい高圧相 SiO2の多形：　CaCl2 type, aPbO2 type, Pyrite type MgSiO3の多形 CaIrO3 type (Post-perovskite) Mg3Al2Si3O12の多形 CaIrO3 type Aluminous CaSiO3の多形： Orthorhombic Perovskite (Fe,Mg)Oの多形：　Rhombohedral type, B8 (NiAs) type Al2O3の多形: Rh2O3 type, CaIrO3 type

13 ポスト・ペロブスカイト転移 ペロブスカイト構造とポストペロブスカイト構造

14 ペロブスカイト構造とポストペロブスカイト（CaIrO3)構造
Perovskite Post-perovskite （CaIrO3)

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16 Density of MORB Deep subduction of MORB crust? volumes
Mineral chemistry

17 (Hirose, 2007)

18 Ono et al., 2005

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20 How do we observe MORB crust at CMB?
Nishihara 2003

21 Post-perovskite phase transition in pyrolite
Ohta et al. 2006

22 Shallower transition depth in MORB!
Ohta et al. 2006

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24 Ohtani and Sakai (2008)

25 Negative velocity jump in MORB!
In Pyrolite Pv 　PPv Vs = +1.5% (Wentzcovitch et al., 2006) In MORB Pv 　PPv (Al- & Fe-rich) Vs = -2%　(Tsuchiya & Tsuchiya, 2006) CaCl2-type SiO -PbO2-type Vs = -1% (Karki et al., 1997) Negative velocity jump in MORB!

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27 ＦｅＯの相転移 Rhombohedral相 B8 (NiAs型）相

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33 これまで知られているSiO2の多形 Quartz, Tridymite, Cristobalite, Coesite, Stishovite 最近報告されたSiO2の多形 CaCl2 type a-PbO2 type SiO2: Seifertite ザイフェルタイト（隕石中に見出された．） Pyrite type SiO2 (Kuwayama et al., 2006)

34 CaCl2 type Rutile type (Stishovite) a-PbO2 Pyrite type a-quartz

35 a-PbO2 type SiO2 (Fe=W in FeWO4 columbite)

36 Pyrite type SiO2

37 Pyrite type SiO2

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39 Al2O3の高圧相　Rh2O3

40 Peridotite composition

41 MORB composition

42 下部マントルにおけるスピン転移 マグネシオブスタイトとペロブスカイトのFe2+, Fe3+にhigh spin  low spin 転移が存在する．

43 Mineral proportion [%]
Pressure [GPa] 20 40 60 80 100 120 100 Ca-Pv Px 80 Mj Pv PPv 60 Ol Pv Spin tr. Mineral proportion [%] 40 Wd Rw 20 Mw Spin tr. 500 1000 1500 2000 2500 Depth [km] Figure 1(a)

44 Mineral proportion [%]
Pressure [GPa] 20 40 60 80 100 120 100 CaTi2O4 type? NAL Px 80 Gt Pv PPv 60 Spin tr. Mineral proportion [%] 40 O-CaPv C-CaPv 20 Al-St CaCl2 αPbO2 Seifertite? 500 1000 1500 2000 2500 Depth [km] Figure 1(b)

45 Ohtani and Sakai (2008)