Ponded melt at the boundary between the lithosphere and asthenosphere

リソスフェアとアセノスフェアの間の境界に滞留する融体

坂巻 竜也*; 鈴木 昭夫*; 大谷 栄治*; 寺崎 英紀*; 浦川 啓*; 片山 芳則; 舟越 賢一*; Wang, Y.*; Hernlund, J. W.*; Ballmer, M. D.*

Sakamaki, Tatsuya*; Suzuki, Akio*; Otani, Eiji*; Terasaki, Hidenori*; Urakawa, Satoru*; Katayama, Yoshinori; Funakoshi, Kenichi*; Wang, Y.*; Hernlund, J. W.*; Ballmer, M. D.*

地球の硬いリソスフェアとその下の柔らかいアセノスフェアの境界は地震学的な不連続で特徴づけられている。地震波の速度の減少と吸収の増加は部分的な融解によるものと考えられている。我々は玄武岩マグマの密度、粘性と構造を高温高圧その場観察X線実験で、圧力5.5GPaまで測定した。マグマの密度は、加圧に伴い急激に増加するとともに、4GPaで粘性の極小を示すことが明らかになった。液体と固体の密度の差と、マグマの粘性で決まるマグマの易動度は、アセノスフェア中の深さ120-150kmに対応する圧力でピークを持つ。アセノスフェアを上昇するマグマの易動度が減少することは、80-100kmのリソスフェアとアセノスフェアの境界に融体が溜まることを示唆する。リソスフェアとアセノスフェアの協会での地震学的な不連続はこのマグマの滞留と関係があることが結論された。

The bounday between Earth's rigid lighosphere and the underlying, ductile ashenosphere is marked by a distinct siseismic discontinuity. We measure the density, viscosity and structure of basaltic magmas using high-pressure and high-temperature experiments and in situ X-ray analysis under pressure of up to 5.5 GPa. We find that the magmas rapidly become denser with increasing presure and show a viscosity minimum near 4 GPa. Magma mobility determined by the density and viscosity data exhibits a peak at pressures corresponding to depths of 120-150 km, within the asthenosphere. The diminishing mobility of magma in Earth's asthenosphere as the mlets ascend could lead to excessive melt accumulation at depths of 80-100 km, at the lithosphere-asthenosphere boundary. It is concluded that the observed seismic discontinuity at the lithosphere-asthenosphere boundary records this accumulation of melt.