日本列島下のマグマ性気体特性と元素移動

• Project/Area Number: 06222204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 北 逸郎 秋田大学, 鉱山学部, 助教授 (10143075)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長尾 敬介 岡山大学, 地球内部研究センター, 教授 (40131619)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 1994: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: マグマ性気体 / 窒素同位体比 / 炭素同位体比 / 窒素アルゴン比 / ヘリウムアルゴン比 / 海洋性堆積物 / プレートサブダクション

Research Abstract

本研究により日本列島の異なる沈み込み帯のマグマ性窒素と炭素には、下記のごとく同位体的に不均一あることを明かにした。
日本列島に分布する火山地熱系気体のN_2/Ar比とHe/Ar比のプロットは、東北日本と西南日本の各々の地域に共通なマグマ性気体が存在し、これらはほぼ同一のHe/Ar比を持つが,東北日本のN_2/Ar比は西南日本よりは一桁高いことを示している。これらのマグマ性N_2/Ar比の差異は東北日本の上部マントルに海洋性堆積物が付加していることを示唆している。さらに,両地域のN_2/Ar比分布と窒素同位体比分布の関係から求めた東北日本のマグマ性窒素同位体比は約4‰程度の値を示した。一方、西南日本では水に溶存した空気の値(約0〜2‰)に近く、両地域でマグマ性窒素同位体比が明かに相違する事が明かになった.海洋堆積物の分解生成物である天然ガスから求めた窒素同位体比は、世界的な窒素同位体比の平均値(約8‰)とほぼ同一である。このことは海洋性堆積物中の窒素同位体比がほとんど変化せず上部マントルに付加されている可能性を与え、このことから東北日本と西南日本のマグマ性窒素同位体比の相違は,地球内部の窒素と海洋性堆積物起源窒素の混合率の相違により説明できる。また,火山地熱系に放出されているCO_2の炭素同位体比も西南日本では-9〜-4‰の領域に分布し上部マントルの値(約-5‰)に近いことを明かにした。一方,東北日本では-2〜-3‰に集中しており上部マントルに海洋性堆積物(約0‰)に付加が伺える。これらのことにより,日本列島の上部マントルが窒素および炭素に関しては,異なるプレートのサブダクションによってもたらされた海洋性堆積物により同位体的に不均一であることが明かにした。