地殻および上部マントルにおける含塩水性流体中の鉱物溶解度モデル

広範な圧力、温度、塩分濃度にわたる含塩水性流体中の鉱物の溶解度を定量化および予測することは、地質学的プロセスの解釈において極めて重要です。本研究では、含塩水性流体中における鉱物溶解度に関する新たな熱力学モデルを定義します。本モデルは一部、2つの先行モデルの結合に基づいています。すなわち、温度および流体密度の関数としての純H2O流体中における鉱物の溶解度に関するモデル（Dolejš and Manning, 2010）と、塩分濃度の付加的影響を一部Akinfiev and Diamond（2009）に基づいてモデル化したものであり、いくつかの修正と追加が加えられています。具体的には、新モデルはAkinfiev and Diamond（2009）の手法を修正したものを採用して溶媒密度に対する塩分濃度の影響を組み込み、明示的なナトリウム種および/または塩化物種が関与する反応の平衡定数に対する追加の式を加えています。この新しい汎用モデルは、含水種、ナトリウム種、塩化物種、およびそれらの組み合わせとして溶解する鉱物の溶解度に適用可能です。本モデルは、最大1100 °Cの温度および最大20 kbarの圧力下におけるH2O-NaCl溶液中での6種類の一般的な造岩鉱物（石英、方解石、コランダム、フッ素燐灰石、蛍石、ルチル）の実験的に決定された溶解度に従って校正されています。実験測定におけるデータと傾向はモデルによって良好に再現されており、その精度は実験の不確実性の範囲内です。純H2O流体（塩分濃度ゼロ）の場合、本モデルは実質的にDolejš and Manning（2010）のモデルと同等になります。圧力、温度、塩分濃度の極端な範囲にわたる含塩流体中の溶解反応を考慮したこの熱力学モデルは、自然界のシステムにおける反応と物質移動の堅牢なモデリングを可能にします。