R3: High-pressure science and deep Earth’s material

12:30 PM - 2:00 PM JST(3:30 AM - 5:00 AM UTC)Student Presentation Award Entry

[R3P-15] Elastic wave velocities of olivine aggregates and Fe–S melt mixtures: Implications for a basal melt layer in the Martian mantle

*Mio Shiobara¹, Tatsuya Sakamaki¹, Sho Kakizawa², Yuji Higo², Akio Suzuki¹ (1. Tohoku University, 2. JASRI)

Keywords:

elastic wave velocity,Mars core mantle boundary,olivine aggregates and Fe–S melt mixtures

NASAのInSightミッションによる火星地震観測により、火星内部構造が推定され、核–マントル境界（Core–Mantle Boundary: CMB）直上には周囲より地震波速度の低い層が存在することが示唆された。この低速度層は溶融層である可能性が高いと考えられているが、その組成や状態、成因については未だ十分に理解されていない。火星の外核は主に液体のFe–Sであると考えられており、本研究では、コア由来のFe–Sメルトとマントルの混合層が火星マントル底部低速度層の候補となり得るかを検討する。本研究では、かんらん石–Fe–Sメルト混合系を対象として、高温高圧下における縦波速度（V_P）の測定を行い、Fe–Sメルト量が弾性波速度に及ぼす影響を評価するとともに、火星マントル底部に存在すると推定される低速度層への適用可能性を検討した。試料には、かんらん石粉末とFe–S粉末を所定の割合で混合した出発試料を用いた。高温高圧実験は、大型放射光施設SPring-8のBL04B1ビームラインに設置された川井型マルチアンビル高圧発生装置SPEED-1500で実施した。約2.6 GPaの圧力条件下で試料を溶融・保持し、パルスエコーオーバーラップ超音波法により、V_Pを測定した。その結果、V_PはFe–Sメルト量の増加に伴って非線形に低下することが示された。さらに、実験で得られたV_P –メルト量の関係を火星CMB条件へ外挿し、InSightによる地震波観測および密度モデルと比較した結果、火星マントル底部の低速度層は、ケイ酸塩鉱物とFe–Sメルトが共存する高メルト率の混合層によって説明できる可能性が示された。