地球：マントル深部条件における溶融した玄武岩の構造変化

ケイ酸塩液体は、数十億年前の核と地殻の形成から現在の火山活動まで、地球深部の進化の全ての段階において重要な役割を果たしている。これらの過程の定量的なモデル化には、地球内部の高温高圧下でケイ酸塩液体に起こる構造変化と圧縮機構に対する知識が必要となる。しかし、そのような知識の取得は、実験が性質的に困難であるため、長い間妨げられてきた。最近になって、最高で100 GPaという記録的な圧力で石英ガラスの構造と密度の情報が得られ、溶融状態のデータの取得への大きな一歩となった。本論文では、in situ X線回折を用いて得られた、最高60 GPaまでの溶融した玄武岩の構造を報告する。石英ガラスで報告されているのと同様に、ケイ素の配位は、大気圧下での4から、35 GPaでは6に増加した。配位変化が完了した後のメルトの圧縮率は低圧の場合より低く、マントル全体の圧力範囲におけるケイ酸塩メルトの密度変化を正確に記述できるのは、高次の状態方程式のみであることが示唆される。転移圧力は、溶融した鉄とケイ酸塩の間のニッケル分配の圧力進化における著しい変化と一致しており、メルトの圧縮率が親鉄元素の分配を制御していることを示している。

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