第一原理計算による溶融鉄-溶融ケイ酸塩間のHf~W分配とそのエチオピア玄武岩の182W同位体に対する示唆

抄録

182Wは消滅核種182Hfのβ壊変によって生成される。ハワイ，サモアなどの海洋島玄武岩には現在のマントル値に対して低い182W同位体を持つ。本研究では、地球初期のコア分離において、第一原理自由エネルギー計算により、コア-マントル境界P-T条件においても、Wは液体金属相に強く分配され、Hfは溶融ケイ酸塩に留まることが明らかになった。このようなHf-Wの分別により、コアは182Hf /182W比が低くなり，その結果コアは182Wの低い特性を持つことになる。本研究ではさらに，エチオピア玄武岩のW同位体比組成を分析した。その結果，エチオピア玄武岩は，現在の平均的なマントルに比べてわずかに負のμ182Wを示した。この結果と上記の第一原理計算によるコアの低い182W同位体を考え合わせると，ハワイ，サモアの玄武岩やエチオピア玄武岩は182W同位体値の低いコア成分を含んでいる可能性が高いことを示唆する。