沈み込み帯マントルウェッジ捕獲岩中の塩水包有物に溶存するイオンの定量分析

• Project Area: Crustal dynamics-Unified understanding of intraisland deformation after the great Tohoku-oki earthquake-
• Project/Area Number: 17H05314
• 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: Shizuoka University (2018); Kyoto University (2017)
• Principal Investigator: 川本 竜彦 静岡大学, 理学部, 教授 (00303800)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 流体包有物 / LA-ICP-MS / 海水 / 水岩石相互作用 / 塩水 / 岩石水相互作用 / アルカリ元素 / 流体包有物の化学組成 / マリアナ / カスケード / 海水の循環 / 交換分配係数 / 高圧実験 / 沈み込み帯流体 / 塩濃度 / 二酸化炭素 / イオウ

Outline of Annual Research Achievements

岩石中の結晶粒界を流体が浸透した際、その一部が取り残され、カプセル状に結晶内に取り込まれたものが流体包有物である。その微小な流体包有物を顕微鏡下で冷却加熱し氷の融点を決定することで、凝固点降下の原理を用いて流体包有物の塩分量をNaCl当量として推定できる。これまでマントル捕獲岩中や、プレート境界深部で生成された岩石中に含まれる流体包有物の塩濃度を測定してきた。これまでの研究結果は、プレート境界でも、マントルウェッジでも、流体包有物の塩濃度は約4－5重量 NaCl% 当量で、海水 (3.5 NaCl%) よりも少し高い値であることを示す。本研究では、塩濃度に加えて、カンラン石内の流体包有物を海洋研究開発機構に設置されたレーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析計（LA-ICP-MS）装置で分析した。ピナツボ火山で採取されたマントル捕獲岩の流体包有物のナトリウムとカリウムの比は海水とは大きく異なった。このことから、海水がプレートを水和させ含水鉱物を作り、その含水鉱物が脱水分解反応をおこし、塩水流体としてプレート境界を経て、マントルを上昇する際に、塩水流体中のナトリウムと、岩石中のカリウムは交換反応を起こすと解釈した。ナトリウムとカリウムの元素比は有馬温泉のそれと調和的であった。

LA-ICP-MSではホスト鉱物のカンラン石も同時に分析するため、カンラン石に含まれるカルシウムやマグネシウムの流体包有物中の濃度は測定できないほか、塩素と硫黄の測定も技術的に困難である。そこで、凍らせたまま走査電子顕微鏡内で微細加工する複合集束イオンビーム装置ではこれらの元素も分析できる。海洋研究開発機構高知コア研究所でカンラン石の流体包有物を凍らせて研磨する方法を開発中である。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ブレーズパスカル大学/ESRF(フランス)
• [Journal Article] Melting behavior of SiO2 up to 120 GPa (2020)
  • Author(s): Andrault, D., Morard, G., Garbarino, G., Mezouar, M., Bouhifd, M. A., Kawamoto, T.
  • Journal Title: Physics and Chemistry of Minerals Volume: 47 Issue: 2
  • DOI: 10.1007/s00269-019-01077-3
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Two groups of fluid inclusions in the Yunotani eclogite from the Hida–Gaien Belt: Implications for changes of fluid salinity during exhumation (2019)
  • Author(s): SHINJI Yuzuki、TSUJIMORI Tatsuki、KAWAMOTO Tatsuhiko
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 114 Issue: 6 Pages: 302-307
  • DOI: 10.2465/jmps.190729
  • NAID: 130007789002
  • ISSN: 1345-6296, 1349-3825
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fluid inclusions in jadeitite and jadeite-rich rock from serpentinite melanges in northern Hispaniola: trapped ambient fluids in a cold subduction channel (2018)
  • Author(s): Kawamoto, T., Hertwig, A., Schertl, H.-P., Maresch, W. V.
  • Journal Title: Lithos Volume: 308-309 Pages: 227-241
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2018.02.024
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Study notes on water and magmas in the depths of the Earth (2018)
  • Author(s): 川本竜彦
  • Journal Title: Japanese Magazine of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 47 Issue: 1 Pages: 13-26
  • DOI: 10.2465/gkk.180108
  • NAID: 130006516913
  • ISSN: 1345-630X, 1349-7979
• [Journal Article] Chemical composition of fluid inclusions in the Yorii jadeite–quartz rocks from the Kanto Mountains, Japan (2017)
  • Author(s): FUKUYAMA Mayuko、KAWAMOTO Tatsuhiko、OGASAWARA Masatsugu
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 112 Issue: 5 Pages: 281-290
  • DOI: 10.2465/jmps.170331
  • NAID: 130006201357
  • ISSN: 1345-6296, 1349-3825
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Low-salinity aqueous fluid inclusions in dolomite veins of a listvenite of Oman Drilling Project Phase 1 (2020)
  • Author(s): Tatsuhiko Kawamoto, Hiroki Sato, Toma Takahashi, Juan Miguel Guotana, Tomoaki Morishita, Peter B. Kelemen, Jude Ann Coggon, Michelle Harris, Juerg Michael Matter, Katsuyoshi Michibayashi, Eiichi Takazawa, Damon A. H. Teagle, The Oman Drilling Project Phase 1 Science Party
  • Organizer: International Conference on Ophiolites and the Oceanic Lithosphere: Results of the Oman Drilling Project and Related Research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mineralogy of Oman listvenite and related serpentinite from the Hole BT1B of the Oman Drilling Project (2020)
  • Author(s): Toma Takahashi, Tomoaki Morishita, Yumiko Harigane, Tatsuhiko Kawamoto, Oman Drilling Project PhaseⅠScience Party
  • Organizer: International Conference on Ophiolites and the Oceanic Lithosphere: Results of the Oman Drilling Project and Related Research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Oman Drilling Project Phase 1 のリストヴェナイト中のドロマイト脈に薄い塩水からなる流体包有物があるぜよ (2019)
  • Author(s): 川本 竜彦、佐藤 宏樹、髙橋 藤馬、Juan Miguel Guotana、森下 知晃、Peter Kelemen、Jude Coggon、Michelle Harris、Juerg Matter、道林 克禎、高澤 栄一、Damon Teagle、The Oman Drilling Project Phase 1 Science Party
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
• [Presentation] オマーンに産するリストベナイトの岩石学: 沈み込み帯の炭素循環の解明に向けて (2019)
  • Author(s): 髙橋 藤馬、森下 知晃、佐藤 宏樹、 Guotana Juan、川本 竜彦、Peter Kelemen、Jude Coggon、Michelle Harris、Juerg Matter、道林 克禎、高澤 栄一、Damon Teagle、The Oman Drilling Project Phase 1 science Party
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
• [Presentation] A fluid inclusion study from the late Paleozoic retrograde eclogite from the Yunotani Valley of the Omi area, Hida-Gaien Belt, Japan (2019)
  • Author(s): 進士 優朱輝、辻森 樹、川本 竜彦
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
• [Presentation] Coordinated sample preparation with cryo-FIB-SEM and X-ray CT: Applications to chemical analysis for fluid inclusions in minerals (2019)
  • Author(s): 兒玉 優、富岡 尚敬、川本 竜彦、黒田 潤一郎、村山 雅史、伊藤 元雄
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
• [Presentation] 流体包有物に記録されている沈み込み帯流体の塩濃度 (2019)
  • Author(s): 川本 竜彦
  • Organizer: 日本鉱物科学会
• [Presentation] Major components and salinity of slab-derived fluids: insights from fluid inclusions in jadeitites and jadeite-quartz rocks (2017)
  • Author(s): Miki Shigeno, Yasushi Mori, Tatsuhiko Kawamoto, Tadao Nishiyama
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
• [Presentation] Sulfate in fluid inclusions of the Pinatubo harzburgite xenoliths as slab-derived oxidiser in the mantle wedge (2017)
  • Author(s): Tatsuhiko Kawamoto, Masako Yoshikawa, Mitsuru Okuno, Tetsuo Kobayashi
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
• [Presentation] マントル捕獲岩（ピナツボ火山）中のかんらん石に含まれる流体包有物としての負晶の3次元形状 (2017)
  • Author(s): 中村 隆太、土山 明、三宅 亮、瀧川 晶、高山 亜紀子、中野 司、上杉 健太郎、竹内 晃久、川本 竜彦
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
• [Presentation] Volatile element transport within a closed system constrained by halogens and noble gases in mantle wedge peridotites (2017)
  • Author(s): Masahiro Kobayashi, Hirochika Sumino, Keisuke Nagao, Satoko Ishimaru, Shoji Arai, Masako Yoshikawa, Tatsuhiko Kawamoto, Yoshitaka Kumagai, Tetsuo Kobayashi, Ray Burgess, Chris Ballentine
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
• [Presentation] An oxidizing agent of the wedge mantle: sulfate in saline fluid inclusions in harzburgite xenoliths from Pinatubo (2017)
  • Author(s): Tatsuhiko Kawamoto, Jun-Ichi Kimura, Qing Chang, Masako Yoshikawa, Mitsuru Okuno, Tetsuo Kobayashi
  • Organizer: IAVCEI 2017 Sceintific Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 地球内部の水とマグマ 私の運鈍根 (2017)
  • Author(s): 川本竜彦
  • Organizer: 日本鉱物科学会年会
  • Invited
• [Presentation] ピナツボ火山1991年噴出物のマントル捕獲岩に含まれる塩水包有物のナトリウムとカリウムの比 (2017)
  • Author(s): 川本竜彦、木村純一、 常青、 芳川雅子、 奥野充、 小林哲夫
  • Organizer: 日本火山学会秋季大会
• [Presentation] An oxidizing agent of the wedge mantle: Sulfate in saline fluid inclusions in harzburgite xenoliths from Pinatubo (2017)
  • Author(s): Tatsuhiko Kawamoto, Jun-Ichi Kimura, Qing Chang, Masako Yoshikawa, Mitsuru Okuno, Tetsuo Kobayashi
  • Organizer: アメリカ地球物理学連合
  • Int'l Joint Research
• [Book] 静岡の大規模自然災害の科学, 沈み込んだ海水が火山を作る (川本竜彦がコラム執筆) (2020)
  • Author(s): 岩田孝仁、北村晃寿、小山真人(編)
  • Total Pages: 256
  • Publisher: 静岡新聞社
  • ISBN: 9784783805557
• [Book] 火山のしくみ パーフェクトガイド, 日本列島の下で海水がマグマをつくる (川本竜彦がコラム執筆) (2019)
  • Author(s): 高橋 正樹
  • Total Pages: 176
  • Publisher: 誠文堂新光社
  • ISBN: 4416618174
• [Remarks] 沈み込んだ海水が火山を作る 川本 竜彦先生 サイエンスカフェin静岡 第139話 - 静岡大学 -
  • URL: https://sutv.shizuoka.ac.jp/video/41/2272