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玄武岩の化学組成と形成

海洋底の秘密



29 Nov


Photo credit: NSF and NOAA

研究者たちは海洋底から噴出した玄武岩と呼ばれる火山岩を分析し、その化学組成にあるパターンを明らかにした。それは海洋底上の地殻の形成され方についての新しい理解を進める。

この今日Nature誌に発表された知見は、著者たちによる地球規模の玄武岩サンプルの解析プログラムの結果である。

筆頭研究者であるオーストラリア国立大学物理・数学部の地球科学教室のヒュー・オニール(Hugh O’Neill)教授は「海洋底玄武岩は、地球のプレートが裂け分かれている、中央海嶺に沿って噴出する。熱いマントルはこの間隙へと湧出すると溶け始める。そうしてできたマグマは表面へと上昇し、マグマ溜まりの中でその一部が結晶化し、残りが玄武岩として噴出する。これはが新しい海洋地殻を形成する」

「私は地球のマントルにある希元素の識別にずっと興味を持ってきた。地球がどのように形成されたかを我々に語ってくれるからだ。これは我々が地球じゅうからの玄武岩を分析した理由だった。これらの玄武岩は広く分布するために、マントル組成の良い絵をもたらずはずだ。しかしマントルから出てくる元々のマグマの組成を復元するには、最初に我々は結晶化の影響を差し引かなくてはならない」

「地球規模で玄武岩を見て我々は驚いた。以前の考えのように、玄武岩が分別結晶作用の過程だけで進化したと仮定すると玄武岩の化学組成を説明できなかった。過程はそれよりもっと複雑だ」

「実際に起こっていることは、中央海嶺の上に乗るマグマ溜まりが下からの新しいマグマによって間欠的に補充されている。新しいマグマは古いマグマと混ざり、噴出するのはこの混成マグマだ。そしてマグマ溜まりの中に留まっているマグマは、次の一団の補充マグマが到着するまで、冷やされるとともに部分的に結晶化する。これが繰り返し起こる。一つの結果は結晶化によって取り除かれない希元素の多くがサイクルごとに蓄積されていく」

「我々の研究結果は、玄武岩になされるすべてのこと、ならびにそれらがプレートテクトニクスの過程へ意味すること、地球のマントルの組成、およびマントルの部分溶融がどのように起こるかについてなされてきたすべての推論に対する広範な示唆を持つ。一つには、マントルは以前の考えより多くの希元素が乏しいように見える。玄武岩の中に我々が見ているものは多くのサイクルにわたって蓄積されて豊富になったものだからだ」

「この研究は一つのことを観察して、考えてもみなかった、完全に異なる何かを見いだすことのじつに良い例だ。我々は地球がどのように形成されたかついての理解を向上し始めていて、ついにこのプレートテクトニクスの過程への魅惑的な洞察を発見するに至った」

Australian National University, News
Secrets of the ocean floor
29 Nov

原論文
Hugh St C. O’Neill & Frances E. Jenner
The global pattern of trace-element distributions in ocean floor basalts
Nature 491, 698–704 (29 November 2012), Published online 28 November 2012
doi:10.1038/nature11678
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