2 0 0 0 OA マグマから見た沈み込み帯上部マントルの温度構造
- 著者
- 巽 好幸 柵山 雅則 福山 博之 久城 育夫
- 出版者
- 特定非営利活動法人 日本火山学会
- 雑誌
- 火山.第2集 (ISSN:24330590)
- 巻号頁・発行日
- vol.27, no.1, pp.45-65, 1982-04-30 (Released:2018-01-15)
The compositions of the primary tholeiitic, high-alumina and alkali-olivine basalt magmas (THB, HAB and AOB magmas, respectively) which are derived directly from the upper mantle beneath the volcanic arcs, are obtained by calculating the average compositions of liquid in equilibrium with the mantle peridotite, which can produce basalts in NE Japan arc through olivine maximum fractionation. Anhydrous high-pressure melting experiments on these three basalts indicate that the AOB and HAB magmas coexist with olivine, orthopyroxene and clinopyroxene at 1360℃ and 17.5 kbar and at 1340℃ and 15 kbar, respectively. The THB magma, on the other hand, coexists with olivine and orthopyroxene at 1320℃ and 11 kbar. The volcanic arc magmas are believed to contain significant amounts of water which affect the P-T conditions of the phase equilibria at high temperatures and pressures. However, the detailed petrographic studies on the rock suites in volcanic arcs revealed that the island arc primary basalt magmas contain water not more than 3 wt.% at generation in the upper mantle. Combining this with the experimental results, the THB, HAB and AOB magmas are suggested to segregate from the mantle at temperatures of about 1300℃ and at pressures of 11 kbar (THB), 16 kbar (HAB) and 20 kbar (AOB), respectively. As the temperatures of segregation of the magmas given above are too high for a stable mantle geotherm, the mantle diapir is the most probable mechanism for magma generation under the volcanic arcs. Due to the heat of formation of liquid in the diapir, the temperature of the diapiric mantle must be higher at deeper levels. The required temperature of the upper mantle is 1400℃ at a certain depth between the descending slab and depth of approximately 70km.
2 0 0 0 小型タタラ炉による鋼製錬機構と新しい製鉄法
以上の結果、たたら製鉄の特徴は低温度操業(約1350℃)、高酸素ポテンシャル(約1x10^<-12>atm)、急速加熱・急速反応(砂鉄投入から20〜30分で鋼あるいは銑鉄になる)であり、炭素濃度が1.5〜3.5%でシリコン濃度はほとんどトレース程度であり、リンと硫黄濃度も溶鉱炉法より低い値であることが分かった。このシリコン結果は熱力学的平衡から予想される値より非常に低く、現代製鉄法の製鉄原理とは異なっている。(6)たたら製鉄法の原理を現代製鉄法に応用するため、炭材内装ペレットを用いて銑鉄製造機構の解明を行った。その結果、不活性ガス中で急速加熱することにより約1350℃、約8分で銑鉄が生成することが分かり、新製鉄法の指針を得た。