Recycling of continental crust revealed by volatiles in diamond and chromian spinel in ultrahigh-pressure metamorphic rocks
| Project/Area Number |
22H00171
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
角野 浩史 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90332593)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
苗村 康輔 岩手大学, 教育学部, 准教授 (50725299)
鍵 裕之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70233666)
吉田 健太 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 副主任研究員 (80759910)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥43,160,000 (Direct Cost: ¥33,200,000、Indirect Cost: ¥9,960,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2022: ¥23,790,000 (Direct Cost: ¥18,300,000、Indirect Cost: ¥5,490,000)
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| Keywords | ダイヤモンド / クロムスピネル / 大陸地殻 / 超高圧変成岩 / 希ガス同位体 / ハロゲン |
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| Outline of Research at the Start |
かつて地球深部のマントルに沈み込み、その後に地表へ再上昇（リサイクル）してきた大陸地殻物質である超高圧変成岩中の、マイクロダイヤモンドや超高圧クロムスピネルに含まれる極微量の揮発性成分（希ガス、ハロゲン、水・炭酸塩）の含有量や同位体比を手がかりに、マントル深部で捕獲された流体の起源を明らかにし、大陸地殻のマントル深部への沈み込みと、そのリサイクルを制御しているメカニズムを解明する。これにより「なぜ、どのような条件で、マントルより低密度の大陸地殻が沈み込み、また地表に戻ってくるのか？」という謎を解き、大陸地殻の成長史と、マントル内の化学的不均質の進化史の理解を大きく進展させることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はかつて地球深部のマントルに沈み込み、その後に地表へ再上昇（リサイクル）してきた大陸地殻物質である超高圧変成岩中の、数～数十ミクロンサイズのマイクロダイヤモンドや超高圧クロムスピネルに含まれる極微量の希ガス同位体とハロゲンを、超高感度希ガス質量分析技術により定量する。その結果を顕微分光分析により得られる窒素・水・炭酸塩の含有量や包有物の残留圧力と組み合わせて解析することで、マントル深部で捕獲された流体の起源を明らかにし、大陸地殻のマントル深部への沈み込みと、そのリサイクルを制御しているメカニズムを地球化学的見地から解明することを目的としている。
本年度は、海外の共同研究者を通してカザフスタンのマイクロダイヤモンドを入手し、昨年度導入した真空対応の顕微赤外分光装置を用いて、その内部の窒素、水、炭酸塩あるいは二酸化炭素の定量を試みた。窒素に由来する吸収は明瞭に観測できたが、炭酸塩や水の吸収は見られなかった。これはマイクロダイヤモンド試料が数ミクロン程度と小さいため、それに内包される流体包有物はさらに小さく、赤外光の十分な吸収が得られないためと考えられた。そこでより大きなダイヤモンドを含む試料の提供を共同研究者に依頼したが、その試料が手元に届いたのは年度末に近かったため、それを用いた研究は進展しなかった。また今年度は、昨年不足の故障により改修作業が実施できなかった顕微ラマン分光装置について、分光器の更新により感度・精度の高い分光測定を可能にした。
さらに昨年度までに中性子照射していた、ロシア産ダイヤモンドについて、中性子照射でハロゲンから生じた希ガス同位体を定量することによるハロゲン分析を実施した。その結果、これらのダイヤモンドにはマントル由来のハロゲンが含まれており、大陸下マントルでの形成を支持する希ガス同位体比と整合的であることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
マイクロダイヤモンドの試料は予定通りに入手できたものの、当初の想定より小さかったため十分な分光分析ができず、よりサイズの大きな試料の入手に時間がかかった分だけ研究の進捗が滞った。それ以外の、顕微ラマン分光分析や希ガス同位体を介したハロゲン分析といった、分析手法の検討は順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
年度末近くに新たに入手した、サイズのやや大きなマイクロダイヤモンド試料について顕微赤外分光分析と顕微ラマン分光分析を進め、内部に含まれる水や二酸化炭素などを定量する。その上で局所レーザー加熱装置を用いて真空中で試料を加熱し、希ガスを抽出して同位体比分析することで、水・二酸化炭素・希ガスといった異なる揮発性成分から得られる情報を組み合わせ、マイクロダイヤモンドの起源を探る。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
