Date: 16:00 – 18:00, Friday, July, 12, 2023
発表者：飯塚 理子
Speaker: Riko Iizuka-Oku
タイトル：下部マントル条件下でのカリウムに富むケイ酸塩への希ガスの取り込みの探索
Title: Incorporation of noble gases into potassium-rich silicate under lower mantle conditions
要旨：
希ガスは化学的に安定で不活性な揮発性元素であり、通常は化合物を作らない。いくつかの安定・放射性同位元素を持つことから、地球化学的トレーサーとして、揮発性物質の循環や地球大気の進化を探る上で重要な役割を担っている[例えば Marty, 2012]。とりわけ、地球や火星の大気中のキセノン(Xe)存在度は、他の希ガス元素(He, Ne, Ar, Kr)に比べて枯渇している(ミッシングXe)ことが知られており、地球深部にXeが貯蔵されている可能性が提唱された。これまでにも地殻や上部マントル、コア領域に存在する様々な鉱物種や金属が高く注目されてきたが、Xeのリザーバーはいまだに確定していない。近年、下部マントルの主要鉱物であるブリッジマナイトMgSiO3やフェロペリクレース(Mg,Fe)Oへの希ガス取込みについても研究成果が報告されている[Shcheka and Keppler 2012, Rosa et al. 2019, Zhu et al. 2022]。しかし、これらの下部マントル鉱物において、酸素空孔への置換のメカニズムで入りうるXe量はごく僅か(数10 ppmオーダー)であり、地球上で欠損したXeをこれらの鉱物だけで保持し得るとは考えにくい。
本研究では、不足したXeを地球内部に保持しうる下部マントル鉱物種を高温高圧実験によって特定するべく、カリウムKに富む長石(K-feldspar, KAlSi3O8)の高圧相に着目した。SiO6とAlO6の配位多面体が作るトンネル構造を持つKAlSi3O8 Hollandite相は、K+(Arと同等サイズ)やLILE(large ion lithophile elements)などの大きな陽イオンを結晶構造中に取り込み、下部マントル最深部まで安定に運ぶホスト鉱物として知られている。本研究では、15 GPa, 1450ºCで高温高圧合成したHollandite-I相を出発物質として、レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセル(LH-DAC)を用いて80 GPa, 3000 Kまでの高温高圧下でのX線回折その場観察とラマンスペクトル測定を行った。圧媒体にはXeと、比較のためにArを用いた。発表では、下部マントル下で安定なHolladite-II相の単位砲体積やラマンスペクトルの変化、実験後の回収試料に対してEPMA分析を行った結果について紹介する。さらに、格子歪みモデルにより推定した希ガスの溶存量から考えられるHollandite相への希ガスの取り込み機構についてを考察し、今後の展望を述べる。
Speaker: Luisa Gomes Braga（Universidade de Brasília）
Title: Rejuvenation of the southwest margin of the São Francisco Craton evidenced by a metasomatized and deformed mantle xenoliths
Mantle xenoliths hosted by the diamond-bearing Canastra-1 kimberlite, located in the southwest margin of the São Francisco Craton, Brazil, represent heterogeneous fragments from a stratified mantle column within the garnet stability field (>80 km). These samples comprise sheared lherzolites, clinopyroxenites, websterites (anhydrous and hydrated samples), and eclogites. Mineral chemistry and Sr-Nd isotope (whole-rock, clinopyroxene, garnet) data for twenty-five xenoliths were determined. In addition, we report preliminary noble gas results (He, Ne, Ar). Eclogites and pargasite-bearing websterites represent the shallower and colder mantle column of the Canastra-1 lithosphere metasomatized by subduction-related components associated to the effective consumption of an oceanic crust (MORB) and melt/fluid released from the overlying sediments. The subducted-related component is also supported by noble gas isotopes. The helium isotopic ratios are strongly radiogenic, while trends similar to MORB and crustal lines are determined in the Ne three-isotope diagram. This event probably is a consequence of the Gondwana amalgamation. Differently, sheared lherzolites, anhydrous websterites, and clinopyroxenites represent the deepest and hotter mantle section of Canastra-1 lithosphere-asthenosphere boundary beneath the southwest margin of the São Francisco Craton. These xenoliths record high-temperature proto-kimberlite melt metasomatism, which probably was promoted during the first stages of the Gondwana fragmentation.