第 3章　地球物質とその性質

PREM (Preliminary Reference Earth Model)

3

PREM (P, , )

410km 14GPa

30km, 1GPa

660km 23GPa

2900km 135 GPa

5100km 330 GPa

6370km 360 GPa

地殻

上部マントルマントル遷移層

下部マントル

核マントル境界

外核　　

内核　　

ケイ酸塩

金属鉄

図 2

5

地球内部の温度

Fig. 19.10

Temperature Temperature vsvs. Depth. Depth

マントルマントル核核

Fig. 19.8

Upper Mantle Convection as a Possible Mechanism for Plate Tectonics

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

PF BL14C(MAX-III) SPring-8 BL04B1

(SPEED-1500)1500 ton

APS BL-BMD13250 ton

RadiographyMicro-tomography

700 ton

High Pressure Systems1. 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

11/25

BL10XU beamline, SPring-8高圧装置　 :Diamond anvil cell

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

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.)

Culet size 35, 75, 100, 250, 300 μm

ダイヤモンド

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)

LaserX-ray

A diamond anvil compressed at 407 GPa407 GPa and 300 K

上部マントル 下部マントル 外核

DAC

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

Pressure, GPa

Tem

pera

ture

, K

407 GPa700 K

365 GPa

マントル

遷移層

2012//10/24

Fig. 20.25d15

地球の断面図

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

マントル遷移層マントル遷移層

下部マントル下部マントル

上部マントル上部マントル

アセノスフィアアセノスフィア

リソスフィアリソスフィア

海洋地殻海洋地殻大陸地殻大陸地殻

横波速度Ｖｐ横波速度Ｖｐ

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）

22

珪酸塩の例：オリビン（かんらん石）

Fig. 2.17a

Isolated Tetrahedra Silcate (example: olivine)

Olivine

Chip Clark

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）

地球と火星のマントルを作る鉱物

1250 km

1800 km

火星地球

4(From Crust to Core and Back, p42, Ed. F. Seifert, BGI, 2004)

ウオズレアイト、メージャライト

オリビン、斜方輝石、単斜輝石、ガーネット

リングウッダイト

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

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

30 km 90 km 150km

斜長石カンラン岩（ Plagioclase peridotite)

尖晶石カンラン岩（ Spinel peridotite)

石榴石カンラン岩（ Garnet peridotite ）

図２９

410 km地震波不連続

660km 地震波不連続

上部マントル

マントル遷移層

下部マントル

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．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。