地球の地殻の温度に依存する熱拡散性と,マグマチズムへの影響

科学分野:

• 地質物理学 地質物理学とは地質物理学です.
• 惑星科学は惑星科学である.
• 材料科学 材料科学とは

背景:

• 惑星の地殻と石層の熱的進化は,熱伝導による熱伝送に依存し,熱拡散率 (kappa) と伝導率 (k) によって支配されます.
• 以前の熱モデルでは,高温での実験の不確実性のために,しばしば一定のカッパとk値を想定していました.
• これらの特性の正確な高温測定は,石層の過程を理解するために不可欠です.

研究 の 目的:

• 地質学的に重要な温度で地殻岩の熱特性 (kappaとk) を正確に測定する.
• 異なる地殻岩のタイプにおけるカッパとkの温度依存性を調査する.
• リトスフィアの熱進化のモデル,特に大陸の衝突時のモデルを精錬する.

主な方法:

• レーザーフラッシュ分析を用いて,3種類の地殻岩の熱拡散率 (kappa) を正確に測定した.
• 測定されたカッパ,密度 (rho),比熱容量 (C(P)) を用いて計算された熱伝導度 (k).
• 温度に依存する熱特性を含む石層熱進化のモデルを開発した.

主要な成果:

• カッパは,環境条件では1.5~2.5mm~2s~-1から,地殻の中央温度では約0.5mm~2s~-1まで,著しく減少した.
• 熱い中から下層の地殻は,以前に推定されたよりもより効果的な保温剤として作用することを発見しました.
• 計算されたkは,また,表面からクォーツへの移行から50%減少し,C (P) の増加により,kappaよりもマイナス温度依存度が小さい.

結論:

• カッパとC ((P)) の温度依存性は,シェアゾーンにおけるストレイン加熱と熱絶縁の間のポジティブなフィードバックを生み出します.
• このフィードバックメカニズムは,異常に高い放射性熱生成を必要とせずに地殻の融解温度を説明することができます.
• 温暖化,断熱,部分融解を含むポジティブなフィードバックループは,様々な構造的環境で予測され,地殻の改造と惑星の微分化を促しています.