Letter 地球：地殻の熱拡散率の温度依存性と火成活動への予想される影響 2009年3月19日 Nature 458, 7236 doi: 10.1038/nature07818 惑星の地殻やリソスフェアの熱進化は、伝導による熱輸送効率によって主に支配されている。支配的な物理特性は、熱拡散率（κ）と熱伝導率（k=κρCP）で、ρは密度、CPは定圧比熱容量である。地殻岩石では、κとkは共に室温以上では減少するが、地球リソスフェアの熱モデルの大部分は、標準的な接触法実験に伴う高温での大きな不確かさを理由に、κとkに対して一定の値（κ = ∼ 1 mm2 s−1、k = ∼ 3から5 W m−1 K−1）を仮定している。レーザーフラッシュ分析の最近の発展によって、鉱物と岩石に対して地質学的に適切な温度で正確な測定（±2％）が行えるようになった。今回我々は、3つの異なるタイプの地殻岩石に対して行ったレーザーフラッシュ分析のデータを示す。そのデータから、κは周囲条件での値1.5〜2.5 mm2 s−1から著しく減少し、地殻の中間あたりでの温度では0.5 mm2 s−1に近づくことがわかった。後者の値は、一般的に考えられている値のほぼ半分であり、したがって、温度の高い下部地殻と中間地殻は、今まで思われていたよりもずっと有効な断熱材となっている。石英のα-β相転移点よりも高い温度では、地殻のκはほとんど温度に依存せず、マントル鉱物の値とほぼ等しい。kの計算値から、kの温度に対する負の依存性は、κよりも小さく、これはCPが温度の上昇に伴って増大することによっている。一方で、kは、表面から石英のα- β転移面までに50%減少する。本論文では、大陸衝突時のリソスフェアの熱進化のモデルを提示し、κとCPの温度依存性によってせん断帯における歪み加熱とより有効な断熱作用の間に正のフィードバックが生じ、これまで地殻溶融温度を達するために必要と考えられていた、非常に高い放射性発熱量が不要になることを示す。加熱、断熱性の上昇と部分溶融の間に働く正のフィードバックは、多くの地質構造環境、および地殻とマントルの両方で生じると予想され、地殻の再生や惑星の分化を促進すると考えられる。 Full Text PDF 目次へ戻る
