| Project/Area Number |
23K22594
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| Project/Area Number (Other) |
22H01323 (2022-2023)
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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 (2022-2023) |
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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 | Ehime University |
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Principal Investigator |
齊藤 哲 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 准教授 (00528052)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 義生 関西学院大学, 理学部, 教授 (20452683)
福山 繭子 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (40630687)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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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 2026: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | ジルコン / メルト包有物 / セリウム分配 / 酸化還元状態 / 含水量 / 温度圧力条件 / 物理条件解析 |
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| Outline of Research at the Start |
ジルコンは地球の地殻岩石のみならず、月の地殻岩石、火星や小惑星帯由来の隕石中などの幅広い範囲の岩石試料中に産出する鉱物である。またジルコンは風化や変質に強く、生成時の初生的な化学組成情報を保持することから、地質学、岩石学、地球化学、年代学、惑星科学などの幅広い分野で活用されている。本研究では、新たにジルコン中のメルト包有物に着目し、ジルコンおよびジルコンと共存したメルトの組成解析およびメルトの構造解析を基に、ジルコン生成時のマグマの物理化学条件、特に酸化還元状態を決定する手法の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、ジルコンに含まれるメルト包有物の組成分析、さらにメルトの構造解析を計画している。ジルコン中のメルト包有物は、ジルコン生成時のメルト組成を記録していると考えられるが、冷却時に結晶化した微細鉱物の集合体となっており、そのままではメルトの組成分析、構造解析が困難である。この問題を解決するために、本研究ではメルト包有物を高温高圧実験によりガラス化（均質化）させるが、本年度までに、ガラス化させたメルト包有物のSEM-EDS分析により、温度圧力条件および含水量の解析方法を確立した。これまで圧力見積りについての研究成果が国際学術雑誌に掲載され（Taniwaki et al., 2023, Lithos）、さらに含水量見積もりについての研究成果を国際学術雑誌に投稿し、現在修正中である。
多様なジルコン試料を得るために、領家帯・山陽帯・山陰帯において珪長質火成岩類の試料採集を行った。高温高圧実験ではメルト包有物の均質化に最適な温度・圧力・実験時間について検討した。これらについては次年度以降も引き続き改良を目指す。また本年度はガラス化させたメルト包有物について、Ceを含む微量元素組成の分析をLA-ICP-MSにより試みたが、そのサイズの小ささから分析が非常に難しいことがわかり、分析手法の確立が次年度以降の課題である。一方で、メルトを包有するホストジルコンについてはCeを含む微量元素組成についてデータがLA-ICP-MS分析により得られ、さらにジルコンのみを用いた酸素分圧計を適用すると、磁鉄鉱系列の花崗岩類とチタン鉄鉱系列の花崗岩類とで系統的な酸化還元状態の差がみられるという予察的な結果が得られた。これらの成果はジルコンとメルト包有物から、温度・圧力・含水量・酸化還元状態を総合的に解析できることを示しており、本研究課題の中でも重要な成果の１つとなるものと期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題で主たる研究対象であるジルコン中のメルト包有物の主要元素組成分析データから温度・圧力・含水量を制約する手法の確立に対して進展が得られた。特に圧力見積りに関する研究成果が国際学術雑誌に公表することができた。さらにメルト包有物のCeを含む微量元素組成分析を試み、分析に関しての課題が見つかる一方で、ホストジルコンのCeを含む微量元素組成データから、酸化還元状態に関する予察的結果が得られた。これらの進捗から今後の研究への見通しを得ることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究により、均質化処理をおこなったジルコン中メルト包有物のSEM-EDSによる主要元素組成分析が、メルトの温度圧力条件および含水量の解析に有効であることが実証できた。さらに今年度の研究において、メルトとジルコンのCe分配についてのデータを得るための、LA-ICP-MSを用いたメルト包有物とホストジルコンのCeを含む微量元素組成分析を試みた。副成分鉱物であるジルコンは一般にとても小さく、メルト包有物は非常に微細であり、またメルト包有物以外にも、微細な燐灰石などの包有物がジルコンには多数含まれることから、メルト包有物についてもホストジルコンについても、微量元素分析は容易ではないこともわかった。また試料によりジルコンの大きさや含有量、さらにジルコン中の包有物量も変化するため、メルト包有物研究に適した試料とそうでない試料があることがわかった。そのためジルコンのメルト包有物研究に適した試料を得るためには、採集する岩石試料も多様であるほうが望ましいと考えられ、次年度以降も野外調査による試料採集をすすめるとともに、試料の処理方法についても、さらなる改良を目指す。
また今年度はホストジルコンのLA-ICP-MS分析による微量元素データから、ジルコン結晶時のメルトの酸化還元状態の制約を試み、予察的なデータを得ることができた。これまでの研究成果からら、メルト包有物とホストジルコンとを合わせた解析からメルトの温度圧力条件および含水量、酸化還元状態を総合的に解析できると考えられ、次年度以降も本研究手法の改良をすすめていく。今年度に獲得したジルコン中メルト包有物およびホストジルコンの解析手法を多くの試料に適用することでデータを蓄積させるとともに、メルト包有物研究の次の段階として、放射光X線実験によるメルトの構造解析を目指す。
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