ユーラシア大陸東縁部，背弧～超背弧域上部マントルの温度・含水量履歴の解読
| Project/Area Number |
23K20246
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| Project/Area Number (Other) |
20H02010 (2020-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2020-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022-2024)
Osaka City University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
柵山 徹也 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (80553081)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 健二 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (30420491)
羽生 毅 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), センター長代理 (50359197)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
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| Keywords | 玄武岩 / 揮発性成分 / 停滞スラブ / メルト包有物 / 含水量 / 上部マントル / マグマ生成過程 / 超背弧域 / ユーラシア大陸東縁部 / 背弧域 / 水 |
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| Outline of Research at the Start |
ユーラシア大陸東縁部上部マントルにおける熱・物質循環過程を明らかにすることを目的に，中国，韓国，西南日本を中心に，新第三紀後期から第四紀にかけて噴出した，特に高発泡度かつ未分化になるべく近い玄武岩試料を採取する．それらの試料について全岩化学組成，斑晶化学組成，および斑晶に含まれるメルト包有物の揮発性成分組成分析を行い，初生的なマグマ揮発性成分量を推定する．その上で当該地域下の上部マントル化学組成・マグマ生成条件の時間・空間変化を明らかにし，海洋プレート沈み込みを通した島弧から超背弧域にいたる上部マントル物質における循環過程を解明する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
韓国・済州島において玄武岩質溶岩とスコリア試料の採取を行った．採取した試料に対して，偏光顕微鏡を用いた岩石薄片観察・鉱物同定，蛍光X線分析装置（XRF）を用いた全岩化学組成分析，電子線マイクロプローブ（EPMA）を用いた鉱物化学組成分析を行った．採取した試料から，変質の程度が小さく，高発泡度でかつ比較的未分化に近いスコリア試料をさらに選別し，高電圧パルス選択性粉砕装置（SELFRAG）を用いてかんらん石斑晶の分離を行った．かんらん石斑晶の抽出を実体顕微鏡下で行った後，かんらん石に含まれるメルト包有物分析に向けた研磨作業を開始した．
前年度までに採取済みの隠岐島後玄武岩，五島列島福江島玄武岩，雲仙火山第三紀玄武岩溶岩，丹後半島に分布する第三紀玄武岩試料（約18-21 Ma）試料について，岩石薄片を追加で作成し，EPMAを用いて斑晶鉱物の化学組成分析を行った．また，神鍋火山群目坂火山，田倉山火山については試料の追加採取を行った．中国地方黒岩高原玄武岩については，地質学的情報から層序を決定できなかった溶岩流の噴出の前後関係を決定するために，追加で試料を採取し，薄片を作成した上で，K-Ar年代測定を実施した．
神鍋火山から採取したスコリア試料から分離したかんらん石斑晶に含まれるメルト包有物に関して，二次イオン試料分析装置（SIMS）を用いた揮発成分分析（水，二酸化炭素，フッ素，塩素，硫黄），レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析装置（LA-ICP-MS）を用いた微量元素・Pb同位体比分析を行った．揮発性成分量や元素比（Cl/F, H2O/F等）が，先行研究で報告のある他地域の結果を内挿して予想される値と大きく異なったことから，神鍋火山の成因は従来のモデルでは説明できない可能性があることを示唆した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
出入国制限の緩和措置により韓国・済州島での試料採取を行うことができた（当初は令和3年度に予定）．現地研究者との連携により，変質の程度が小さく，未分化に近い良好なスコリア試料を多数採取することができた．採取したスコリア試料の斑晶分離，鉱物研磨作業も順調に進んでおり，本課題期間中に予定していた分析を終了できる見込みである．一方で中国東部大同火山においては研究期間内での試料採取は困難であると判断するに至っている（当初は令和2年度に予定）．ただし，それを除いてはほぼ予定通り試料採取を進めている．
中国東北部五大連池，西南日本神鍋火山から採取した高発砲度試料に含まれるメルト包有物については，予定通りの分析を行い（XRF，EPMA，SIMS，LA-ICP-MS），それぞれ新しい知見を得ることができている．
良質なスコリア試料を採取できる見込みのない北西九州や中国地方に産するその他玄武岩，既に採取済みの中国の玄武岩試料についても，全岩/鉱物化学組成分析作業は概ね順調に進んでおり，初生マグマ含水量，マントル融解条件の推定を着実に進めている．たとえばその成果として，五島列島の火成活動の成因として全く新しいモデルを考案し，そのモデルの検証を行うため，他機関との共同研究により，全岩微量元素組成分析，同位体比分析を進めている．また，中国地方の試料については，西から女亀，横田，隠岐島後，黒岩，扇ノ山，神鍋周辺，丹後半島と順調に試料採取，各種分析を行っている．女亀，横田，黒岩，神鍋周辺においては全岩化学組成・斑晶化学組成にもとづいたマグマ含水量，マントル融解条件の推定，マントル起源物質の推定までは終了している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，蓄積されてきた分析結果を集約し，モデルの構築，論文としての公表を進めるとともに，試料未採取地域における試料採取や，採取済み試料の各種分析作業を継続する．令和4年度に採取した済州島のスコリア試料について，メルト包有物の抽出・研磨作業を進め，SIMSを用いてメルト包有物中の水・二酸化炭素・ハロゲン元素濃度・水素同位体比・硫黄同位体比分析，LA-ICP-MSを用いて微量元素濃度，Pb同位体比分析，EPMAを用いて主成分元素組成分析を行う．同時に，XRFによる全岩化学組成分析，EPMAによる鉱物化学組成分析も実施する．
今年度は中国地方最西部に位置する阿武単成火山群において，良質なスコリアや玄武岩試料の採取を行い，神鍋と並ぶ西南日本の第四紀に産する海洋島タイプアルカリ玄武岩火山の成因の解明を目指す．
また，隱岐島後島，五島列島福江島，扇ノ山火山，田倉山火山の玄武岩試料については， EPMAによる鉱物化学組成分析を進め，マグマ分化プロセスの解明，マグマ含水量の推定，マントル融解条件の推定を行う．さらに，新鮮かつ未分化に近い試料について，微量元素組成，同位体組成分析を他機関と共同で行い，マントル起源物質の変遷についても明らかにしたい．
あわせて，日本海拡大イベントに伴うマントル流入と，沈み込みスラブの関連を明らかにするために，丹後半島の第三紀玄武岩試料について，EPMA分析を継続し，マグマ含水量，マントル融解条件や初期マントル含水量の推定を目指す．
中国東北部五大連池，中国地方の横田や黒岩等のデータと照らし合わせながら，ユーラシア東縁部新生代後期玄武岩活動をマントルの変遷について統一的に解釈するモデルの構築を目指す．
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
