深部マントル由来火成岩から探る地球材料物質の起源と変遷

• Project/Area Number: 19J01822
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 日比谷 由紀 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(海底資源センター), 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 深部マントル / 海洋島玄武岩 / 洪水玄武岩 / 核合成異常 / 質量分析 / 炭素質コンドライト / 巨大火成岩岩石区 / 同位体異常 / 核マントル相互作用

Outline of Research at the Start

本研究では、地球深部由来の火成岩に、隕石を対象とした高精度安定同位体分析を世界で初めて適用し、近年見つかりつつある上部マントルとは異なる化学的特徴を示す深部マントル物質の同位体組成を決定する。これによって、地球の材料物質となった太陽系物質の真の姿（種類）を明らかにすることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、地球深部由来の火成岩に、隕石を対象とした高精度安定同位体分析を適用するという、世界初の試みであり、近年見つかっている上部マントルとは異なる化学的特徴を示す深部マントル物質の起源を特定することを目指すものである。これまでに、海洋研究開発機構で確立した手法を用いて、深部マントル由来火成岩であるオントンジャワ海台玄武岩、サモア海洋島玄武岩、インドの洪水玄武岩試料の高精度Cr-Ti安定同位体分析を行った。その結果、Ti同位体異常は全ての試料において検出されなかった。これに対し、サモア海洋島玄武岩では、 地球上部マントル試料と同一のCr安定同位体組成をもつことを確認し、オントンジャワ海台玄武岩、インドの洪水玄武岩などのいくつかの試料では系統的に誤差範囲を超えて正のCr同位体異常を確認した。令和3年度には、これらいくつかの試料で見つかった深部マントルにおける系統的なCr同位体正異常の検証を継続した。これまでのCr同位体分析のデータを解析し、検出器であるファラデーカップに配置する同位体、規格化に用いる同位体、標準試料とスパイク物質の混合比、元素分離のバッチを変化させることによるCr同位体比測定結果の変動をテストし、データ解析によって、ファラデーカップ検出効率の経年劣化による変動などのいくつか重要な変動要因を発見した。これらの変動要因に関する知見は、今後、特に小さな（± 0.001 %以下の）Cr同位体異常をもちうる試料から異常を検出していく上で非常に重要な足掛かりとなる。今後は、これら同位体変動要因の結果をまとめ、深部マントルにおける系統的なCr同位体正異常の検証について国際誌に投稿する予定である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ブリュッセル自由大学(ベルギー)
• [Int'l Joint Research] ウィスコンシン大学(米国)
• [Journal Article] Hydrothermal Activities on C-Complex Asteroids Induced by Radioactivity (2022)
  • Author(s): Fujiya W., Higashi H., Hibiya Y., Sugawara S., Yamaguchi A., Kimura M. and Hashizume K.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 924 Issue: 1 Pages: L16-L16
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac448f
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The geologic history of Vesta inferred from combined 207Pb/206Pb and 40Ar/39Ar chronology of basaltic eucrites. (2019)
  • Author(s): Iizuka Tsuyoshi, Jourdan Fred, Yamaguchi Akira, Koefoed Piers, Hibiya Yuki, Ito Kengo TM., Amelin Yuri.
  • Journal Title: Geochimica et Cosmochimica Acta Volume: 267 Pages: 275-299
  • DOI: 10.1016/j.gca.2019.09.034
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The promise and potential pitfalls of acid leaching for Pb Pb chronology (2019)
  • Author(s): Ito Kengo T.M.、Hibiya Yuki、Homma Yoshitaka、Mikouchi Takashi、Iizuka Tsuyoshi
  • Journal Title: Chemical Geology Volume: 525 Pages: 343-355
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2019.07.035
  • NAID: 130007749211
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Sampling mass and chemical heterogeneities among Ryugu samples returned by the Hayabusa2 mission (2022)
  • Author(s): N. Dauphas, The Hayabusa2-initial-analysis chemistry team
  • Organizer: Lunar and Planetary Science conference 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In-situ oxygen and manganese-chromium isotope studies of Ryugu: implications to temperature and timing of aqueous activity (2022)
  • Author(s): K. Nagashima, N. Kawasaki, N. Sakamoto, H. Yurimoto, The Hayabusa2-initial-analysis chemistry team.
  • Organizer: Lunar and Planetary Science conference 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Hayabusa2-initial-analysis chemistry team. Representative surface samples returned from near-earth c-type asteroid (162173) Ryugu and their initial analysis (2022)
  • Author(s): S. Tachibana, H. Yurimoto, T. Nakamura, T. Noguchi, R. Okazaki, H. Yabuta, H. Naraoka, S. Watanabe, Y. Tsuda
  • Organizer: Lunar and Planetary Science conference 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Multi-isotopic analyses of bulk Ryugu samples returned by the Hayabusa2 mission (2022)
  • Author(s): T. Yokoyama, The Hayabusa2-initial-analysis chemistry team
  • Organizer: Lunar and Planetary Science conference 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The oxygen isotopic composition of samples returned from asteroid Ryugu: evidence for similarity to CI chondrites (2022)
  • Author(s): E. D. Young, H. Tang, L. Tafla, A. Pack, T. Di Rocco, H. Yurimoto, The Hayabusa2-initial-analysis chemistry team
  • Organizer: Lunar and Planetary Science conference 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Combined Cr-Ti isotope analyses of planetary materials (2021)
  • Author(s): Hibiya, Y.
  • Organizer: Goldschmidt Conference 2021
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 深部マントル由来火山岩のクロム－チタン安定同位体分析 (2021)
  • Author(s): 日比谷 由紀, 飯塚 毅, 鈴木 勝彦, 米田 成一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [Presentation] 短寿命－安定核種の共変動に基づく核宇宙・初期太陽系年代学の新展開 (2021)
  • Author(s): 飯塚 毅, 日比谷 由紀, 鈴木 充, 早川岳人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
  • Invited
• [Presentation] 高精度クロムーチタン安定同位体分析法から探る地球材料物質の不均質性の痕跡 (2021)
  • Author(s): 日比谷 由紀, 飯塚 毅, 鈴木 勝彦, 米田 成一, 山下 勝行
  • Organizer: 2021年度日本地球化学会オンライン年会
• [Presentation] マントル由来火山岩のクロム-チタン安定同位体分析と今後の課題 (2021)
  • Author(s): 日比谷 由紀, 飯塚 毅, 鈴木 勝彦, 米田 成一, 山下 勝行
  • Organizer: 日本質量分析学会同位体比部会2021
• [Presentation] 短寿命核種26Al-92NbおよびTi安定同位体の不均一分布に基づく初期太陽系年代学と核宇宙年代学 (2020)
  • Author(s): 飯塚 毅, 日比谷 由紀, 早川岳人
  • Organizer: 2020年度 日本地球化学会年会
• [Presentation] Evolution of thermally metamorphosed C-complex asteroids inferred from a heated CM chondrite Jbilet Winselwan (2020)
  • Author(s): Fujiya Wataru, Higashi Hisahito, Hibiya Yuki, Sugawara Shingo, Yamaguchi Akira, Kimura Makoto, Hashizume Ko
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chromium isotope analysis of basalts from the Ontong Java Plateau and Samoan Oceanic Islands in search for the core-mantle interaction (2020)
  • Author(s): Hibiya Yuki, Iizuka Tsuyoshi, Suzuki Katsuhiko, Yoneda Shigekazu
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Formation of the solar system inferred from nucleosynthetic isotope anomalies and short-lived radionuclide abundances, Oral, May. 2020. (2020)
  • Author(s): Iizuka Tsuyohi, Hibiya Yuki, Hayakawa Takehito
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ti isotope systematics of bulk chondrites and CAIs (2020)
  • Author(s): Yamashita Katsuyuki, Ishigami Ayae, Gouda Shougo, Saibara Suguru, Hibiya Yuki, Iizuka Tsuyoshi
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Heat Source of a Thermally Metamorphosed CM Chondrite Jbilet Winselwan (2020)
  • Author(s): Fujiya Wataru, Higashi Hisahito, Hibiya Yuki, Sugawara Shingo, Yamaguchi Akira, Kimura Makoto, Hashizume Ko
  • Organizer: AOGS 17th annual meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation for the core signature in basalts from the Ontong java plateau and Samoan Ocean Islands (2020)
  • Author(s): Hibiya Yuki, Iizuka Tsuyoshi, Suzuki Katsuhiko, Yoneda Shigekazu
  • Organizer: Goldschmidt Conference 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Multiple CV chondrule precursors originating from the inner and outer Solar System: Evidence from Cr-Ti-O isotope systematics of Allende chondrules (2020)
  • Author(s): Fukuda Kohei, Hibiya Yuki, Kastelle C. R., Suzuki Katsuhiko, Iizuka Tsuyoshi, Helser T. E., Kita Noriko T.
  • Organizer: Lunar and Planetary Science conference 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 短寿命核種ニオブ－92の起源と太陽系の形成過程 (2020)
  • Author(s): 日比谷 由紀
  • Organizer: 第六回超新星ニュートリノ研究会
• [Presentation] Cr and Ti isotope anomalies among planetary materials: toward understanding the origin of the Earth’s accreting material. (2019)
  • Author(s): Hibiya Yuki
  • Organizer: Core-mantle interaction and co-evolution joint group meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The initial abundance of niobium-92 in the outer solar system (2019)
  • Author(s): Hibiya Yuki, Iizuka Tsuyoshi, Enomoto Hatsuki
  • Organizer: 82nd Annual Meeting of The Meteoritical Society 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Olivine chemical features and O-Cr-Ti isotopic compositions of Northwest Africa 7312 unique differentiated meteorite: Comparing to other meteorite groups (2019)
  • Author(s): Yasutake Masahiro, Yamaguchi Akira, Greenwood Richard C., Hibiya Yuki, Iizuka Tsuyoshi, Franchi Ian A
  • Organizer: 82nd Annual Meeting of The Meteoritical Society 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 外側太陽系におけるニオブ-92 の初生存在度 (2019)
  • Author(s): 日比谷 由紀, 飯塚 毅, 榎本 葉月
  • Organizer: 2019年度 日本地球惑星科学連合大会
• [Presentation] Ti同位体を用いたAllende CAIの宇宙化学的研究 (2019)
  • Author(s): 山下 勝行, 石神あやゑ, 後田 祥吾, 西原 克, 日比谷 由紀, 飯塚 毅
  • Organizer: 2019年度 日本地球化学会年会
• [Presentation] 鉛年代学に向けた酸洗浄過程の解明と注意点 (2019)
  • Author(s): 伊藤健吾, 日比谷 由紀, 本馬佳賢, 三河内岳, 飯塚毅
  • Organizer: 2019年度 日本地球化学会年会