Thermochemical evolution of the Earth's mantle over the past 3.5 Gyrs

• Project Area: Interaction and Coevolution of the Core and Mantle: Toward Integrated Deep Earth Science
• Project/Area Number: 16H01123
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 木村 純一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球内部物質循環研究分野, 分野長代理 (30241730)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: マントル / 地球化学 / 熱進化 / 化学進化 / 35億年

Outline of Annual Research Achievements

【1】地球史35億年間に噴出し，残存する玄武岩・ピクライトの既存文献を集約し，その化学組成データベースを構築し，データベースをもとに変質や変性作用の影響が少ない資料を選択し，その主成分・微量成分化学組成を用いてマグマの起源物質と生成条件（起源マントル物質の組成，起源マントルのポテンシャル温度，マグマ分離深度，部分融解度）を，計算コードOcean Basalt Simulator version 1 (OBS1)を用いて解析した．またOBS1計算コードを改良し，OBS2モデルを完成させ，下記の成果公表論文とともに国際誌に公表した．
【2】OBS2モデルによる解析結果をもとに，地球史35億年の上部マントルの化学進化（始原マントル・枯渇マントル・リサイクリング海洋地殻の含有率）ならびに熱進化（起源マントルのポテンシャル温度，マグマ分離深度，部分融解度）を明らかにし，マントル熱進化に関する成果を国際誌に投稿し，公表された．論文はエディターによるハイライト論文推薦を受け，当該国際誌の年間トップダウンロード4位（1698件）となった．
【3】海嶺におけるマントルの枯渇過程のモデルとともに，島弧-マントルリサイクリングの岩石学的フォワードモデルの開発を実施し，数値モデルを国際誌に公表した．この岩石学的フォワードモデルを用いた地球史35億年の海洋地殻リサイクリング物質の同位体進化とマントル富化成分の同位体進化史に関する論文を公表し，国際誌年間トップダウンロード7位（1477件）となった．
【4】上記枯渇マントルと富化マントルの進化史をとりまとめ，国内紙に学生向け招待レビュー論文を執筆・公表し，成果の普及を実施した．

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Univ. California Santa Cruz/Carnegie Institute(米国)
• [Int'l Joint Research] チューリヒ工科大学(スイス)
• [Journal Article] Chemical evolution of the earth's mantle over 3.5 Gyr (2018)
  • Author(s): 木村純一
  • Journal Title: Chikyukagaku Volume: 52 Issue: 1 Pages: 29-53
  • DOI: 10.14934/chikyukagaku.52.29
  • NAID: 130006549783
  • ISSN: 0386-4073, 2188-5923
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Origin of geochemical mantle components: Roles of ocean ridges and thermal evolution of mantle (2017)
  • Author(s): Kimura J.-I., Gill J.B., van Keken P.E., Kawabata H., and Skora S.
  • Journal Title: Geochemistry Geophysics Geosystems Volume: 18 Issue: 2 Pages: 697-734
  • DOI: 10.1002/2016gc006696
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Modeling chemical geodynamics of subduction zones using the Arc Basalt Simulator version 5 (2017)
  • Author(s): Kimura J.-I.
  • Journal Title: Geosphere Volume: 13 Pages: 992-1025
  • DOI: 10.1130/ges01468.1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 北西太平洋プレートの地球化学：インド洋-太平洋型マントルの成因とマントル境界の特性 (2017)
  • Author(s): 木村 純一・宮崎 隆・常 青・ボグダン バグラロフ・仙田 量子
  • Journal Title: 地学雑誌 Volume: 126 Pages: 163-179
  • NAID: 130005696800
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 北西太平洋プレートの地球化学：インド洋-;太平洋型マントルの成因とマントル境界の特性 (2017)
  • Author(s): 木村 純一・宮崎 隆・常 青・ボグダン バグラロフ・仙田 量子
  • Journal Title: 地学雑誌 Volume: 未定
  • NAID: 130005696800
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Homogenised 266-nm femtosecond laser ablation for isotopic and elemental microanalyses using inductively coupled plasma mass spectrometry (2017)
  • Author(s): Kimura J.-I., Ohki K., and Chang Q.
  • Journal Title: Journal of Analytical Atomic Spectrometry Volume: - Issue: 6 Pages: 1203-1210
  • DOI: 10.1039/c6ja00445h
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Origin of geochemical mantle components: Role of subduction filter (2016)
  • Author(s): Kimura J.-I., Gill J.B., Skora S., van Keken P.E., and Kawabata H.
  • Journal Title: Geochemistry Geophysics Geosystems Volume: 17 Issue: 8 Pages: 3289-3325
  • DOI: 10.1002/2016gc006343
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Modeling chemical geodynamics of subduction zones using the Arc Basalt Simulator version 5 (2017)
  • Author(s): Jun-Ichi Kimura
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Origin of geochemical mantle components: Role of spreading ridges (2017)
  • Author(s): Jun-Ichi Kimura, James B Gill, Peter E van Keken, Hiroshi Kawabata, Susanne Skora
  • Organizer: JpGU Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chemical geodynamics of subduction zones: geochemical mass (2017)
  • Author(s): Jun-Ichi Kimura
  • Organizer: JpGU Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Behaviour of subducted water and its role in magma genesis in the NE (2017)
  • Author(s): Jun-Ichi Kimura
  • Organizer: JpGU Annual Meeting
  • Invited
• [Presentation] マントル進化における海嶺と沈み込み帯の役割 (2016)
  • Author(s): 木村 純一
  • Organizer: 2016年度日本地球化学会秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2016-09-16
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Change in mantle potential temperature through Earth time: Hotspots versus Ridges (2016)
  • Author(s): Jun-Ichi Kimura, Hiroshi Kawabata
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2016
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2016-05-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] JAMSTEC研究者総覧・地球内部物質循環研究分野・木村純一
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/souran/html/Junichi_Kimura002552-j.html