オリビン高圧相間におけるDH分配実験

DH partitioning experiment among high-pressure polymorph of olivine

佐野 亜沙美   ; 伊藤 正一*; 井上 徹*; 野田 昌道*

Sano, Asami; Ito, Shoichi*; Inoue, Toru*; Noda, Masamichi*

MORBやOIBの分析からマントルはほぼ一様な同位体組成を持っておりその値は D SMOW=-80-60パーミルと報告されている。海水より重水素に乏しい理由としては、マントル中の孤立した始源的な水のリザーバーの存在、地質学年代を通じてのDに乏しい含水鉱物の沈み込み帯におけるマントルへの供給、また海水が形成されたあとの彗星による重水素の付加などで説明されてきた。これらの議論にはマントル条件での水素同位体分配係数が重要であるが、高温高圧条件ではほとんど決められていないのが現状である。本研究では、上部マントルとマントル遷移層を構成するオリビン, ワズレアイト間における水素同位体分配実験を行なった。実験は川合型マルチアンビルプレスを用い、平衡を担保するため保持時間を1時間から72時間まで変えて行なった。実験の結果分配係数は保持時間とともに減少することが確認された。マントル遷移層が重水のリザーバーとして重要な役割を果たしうることが示唆される。

Mantle is known to have homogeneous hydrogen isotope composition with D = -80 -60 per mille based on the analysis of MORB and OIB. The reason of the depletion of deuterium compared to the present ocean has been explained by the existence of isolated primordial reservoir in the mantle, evolution by the subduction of deuterium-poor hydrous mineral through the geological timescale, and addition of cometary water after the formation of ocean. Hydrogen isotope partitioning factor among minerals is a key in these discussions, but little is known under high pressure and high temperature of mantle conditions. In this study we focused on DH partitioning between olivine and wadsleyite, which is a main constituent of upper mantle and mantle transition zone. The fractionation factor decreases with increasing of duration time towards equilibrium. The present result shows that the MTZ plays a role of the deuterium reservoir in the Earth's mantle.