Letter 地球：高圧下におけるケイ酸塩溶融体へのアルゴン溶解度を支配するアルミニウム 2006年2月23日 Nature 439, 7079 doi: 10.1038/nature04583 ペロフスカイトなどの主要相の性質に対し、アルミニウムなどの微量元素の影響が重要であることが最近になって徐々に認められるようになり、地球深部マントルの結晶化学的性質の解明が急速に進んでいる。初期の地球で、地球が形成され岩石のマントルと鉄に富む核とに分離した際には、流体ケイ酸塩が地球深部内外への揮発性物質の輸送に大きな役割を果たしたと考えられる。大気圧条件下ではアルミニウムが流体の構造を強く支配することがずっと以前からわかっていたにもかかわらず、高圧における溶解度の機構に対するアルミニウムの重要性についてはこれまでほとんど注意が払われていなかった。本論文では、レーザー加熱ダイヤモンド・アンビル装置を用いて、25 GPaおよび3000 Kまでの条件でアルミニウムケイ酸塩溶融体混合物におけるアルゴン溶解度を絞り込んだ結果を示す。アルゴン含有量は最大に達した後、17 GPa（初期のマグマオーシャンでは最大500 kmの深さに相当する）程度の圧力まではその値が保たれることがわかったが、この値はアルミニウムを含まない溶融体の実験を基に予想した値よりもはるかに大きい。狭い圧力範囲でみられるアルゴン溶解度のはっきりした低下は、最近の分子動力学シミュレーションで予測される溶融体構造中の空隙損失と明らかに相関がある。これらの結果から、冷えつつあるマグマオーシャン中のさまざまな深さのマントルで、希ガスの除去が起きた過程が想定される。したがって、浅部での部分溶融が初期地球からの希ガス抽出に対する唯一の過程であり、その結果初期大気中の存在度が決まるとした従来の考えは単純化されすぎている可能性がある。 Full Text PDF 目次へ戻る
