固体地球惑星科学概論 2018 -...
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固体地球惑星科学概論 2018
1. 固体地球惑星の構造 2. プレートテクトニクスの基礎概念 3. プレート運動とマントル対流 4. プレート運動論とプレートモデル 5. プレート境界過程 6. 海洋地殻の形成 7. 大陸地殻の形成 8. 固体地球内部の物質循環 9. コアの運動と地磁気 10.過去のプレート運動と造山運動 11.固体地球の進化 12.初期地球史 13.地球型惑星の形成 14.期末試験
1
固体地球惑星の構造• 地球は特異な惑星か？どこが他の星と違うか？
• 固体地球の内部構造はどうなっているか？私たちはどのようにしてそれを知ったのか？
• その構造はどうして生まれ、何でできているのか？
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The Blue Marble Apollo 17, NASA, 1972
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高度分布 hypsometric plots
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面積［ x 107 km2 ］
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標高［km］
火星
地球
金星
(b)
(中西・沖野「海洋底地球科学」))
(Rogers, Our Dynamic Planet, 2007）
bimodal
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固体地球惑星の構造• 地球は特異な惑星か？どこが他の星と違うか？
• 固体地球の内部構造はどうなっているか？私たちはどのようにしてそれを知ったのか？
• その構造はどうして生まれ、何でできているのか？
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(Press, Understanding Earth, 2003）
(Rogers, Our Dynamic Planet, 2007）
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スネルの法則 Snell’s Low(Rogers, Our Dynamic Planet, 2007）
• 地球内部ではv1とv2はどちらが大きい？• Sin r = 1の時は？
反射
屈折
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50走時曲線 travel-time curve
(Rogers, Our Dynamic Planet, 2007）
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(Rogers, Our Dynamic Planet, 2007）
(Press, Understanding Earth, 2003）
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(Lowrie, Fundamentals of Geophysics, 1997）
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内核
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(Lowrie, Fundamentals of Geophysics, 1997）
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圧力と密度 density
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Adams-Williamsonの式
(Lowrie, Fundamentals of Geophysics, 1997）
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圧力は密度の関数と思えばよい
では密度は？
体積弾性率の定義
観測からわかる
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PREM: Preliminary Reference Earth Model
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(Rogers, Our Dynamic Planet, 2007）
(Dziewonski and Anderson, 1981)
外核内核
マントル
19
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INNERCORE
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UPPERMANTLE
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(Lowrie, Fundamentals of Geophysics, 1997）
vPvS
地殻（海域）のP波速度
410km不連続面660(670)km不連続面
Gutenberg不連続面
Rehmann不連続面
(Press, Understanding Earth, 2003�
Mohorovičić 不連続面7km(海の場合）
20
(Press, Understanding Earth, 2003）
どれくらい球対称か？数%の不均質
21
固体地球惑星の構造• 地球は特異な惑星か？どこが他の星と違うか？
• 固体地球の内部構造はどうなっているか？私たちはどのようにしてそれを知ったのか？
• その構造はどうして生まれ、何でできているのか？
•
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planetesimal 微惑星
planetary embryos 惑星胚子 protoplanet 原始惑星 planet 惑星
giant impact 分化
(Press, Understanding Earth, 2003）
(Rogers, Our Dynamic Planet, 2007）
23
元素の存在度 solar abundance/cosmic abundance
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(Rogers, Our Dynamic Planet, 2007）
星雲内の超低密度（圧力）10Nm-2 でのvaporization/condensation temperature
H2O, CH4, NH3…. “ice”
25
(Press, Understanding Earth, 2003）
揮発性元素が失われた状態
26
(東京大学総合研究博物館）
(photo by M. Fujii）
隕石 meteorites
鉄質隕石 iron meteorites
コンドライト chondrites
(C-chondrites)
オフィオライト ophiolite
マントル捕獲岩 xenoliths
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(Rogers, Our Dynamic Planet, 2007）
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10cm
(photo by N. Abe）
マントルや核の物質的証拠はどこに？
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Goldschmidtの元素分類
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(=F+ (Rogers, Our Dynamic Planet, 2007）
どのような状態で存在しやすいか(電子をひきつける力による分類）
親気元素 親石元素 親銅元素 親鉄元素
酸素に結びつく 金属（主に鉄）に結びつく硫化物相
28
(Press, Understanding Earth, 2003）
29
(Press, Understanding Earth, 2003）
30
(Press, Understanding Earth, 2003）
31