マントルウェッジを通過するリサイクル炭素の検出

• Project Area: Geofluids: Nature and dynamics of fluids in subduction zones
• Project/Area Number: 22109506
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 山本 順司 京都大学, 理学研究科, 助教 (60378536)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2011: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2010: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: マントルウェッジ / 物質循環系 / マントル捕獲岩 / 炭素同位体 / 分光分析 / 質量分析器 / 管状加熱炉 / 還元実験

Research Abstract

本研究では「地殻流体」の化学的側面を補強するため,マントルウェッジ由来の捕獲岩に見られる流体包有物の化学分析を行った.
マントルウェッジを通過するリサイクル流体の存在は,電磁気観測や地震波トモグラフィー,ダイナミクス計算,高温高圧実験など間接的なアプローチによって活発に議論されているが,その起源を厳密に決めるには化学的情報との組み合わせが重要である.そこで本研究では,極東ロシアや島根県で採取したマントル捕獲岩中の二酸化炭素包有物の炭素同位体比の測定を行った.
マントル捕獲岩中の二酸化炭素包有物は非常に小さな流体として存在しており,また,一つの鉱物内に異なる形成時期を持つ包有物列が見られる場合もあり,その炭素同位体比の分析と解釈には注意が必要である.本研究では顕微ラマン分光分析装置によって包有物一つひとつの炭素同位体比分析に挑んだ.しかし,分光法による炭素同位体比の分析精度は地球科学的な議論に耐えられるレベルではなかった.そこで,本研究では予定通り,流体包有物を還元環境で焼き鈍し,流体包有物の主成分である二酸化炭素をグラファイト化させる手法の開発も行った.様々な条件を試した結果,グラファイトの生成に成功した.この開発の先には二次イオン質量分析装置による高精度局所炭素同位体分析への道が開けている.
炭素は単体で「地殻流体」を構成しているわけではない.マントルウェッジの炭素循環系の解明は,付随して動く様々な元素の循環モデルを解く手がかりになるであろう.

Research Products

• [Journal Article] Retentivity of CO2 in fluid inclusions in mantle minerals (2012)
  • Author(s): Junji Yamamoto
  • Journal Title: European Journal of Mineralogy Volume: 23 Pages: 805-815
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sr and Nd isotope ratios and trace element concentrations in kimberlites from Shandong and Liaoning (China) and the Kimberley area (South Africa) (2012)
  • Author(s): Chiaki Toyama
  • Journal Title: Geochemical Journal Volume: 46 Pages: 45-59
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Precise determination of Mg/Fe ratios applicable to terrestrial olivine samples using Raman Spectroscopy (2012)
  • Author(s): Hidemi Ishibashi
  • Journal Title: Journal of Raman Spectroscopy Volume: 43 Pages: 331-337
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Petrology and Sr-Nd isotopic geochemistry of ultramafic xenoliths from the French Massif Central (2010)
  • Author(s): Masako Yoshikawa
  • Journal Title: Geological Society of London, Special Publications Volume: 337 Pages: 153-175
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] プチスポット火山から期待される海洋リソスフェアの包括的理解と地質学の新展開-超モホール計画の提案- (2010)
  • Author(s): 平野直人
  • Journal Title: 地質学雑誌 Volume: 116 Pages: 1-12
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Noble gas isotopic constraint on depth of layered mantle boundary (2011)
  • Author(s): Junji Yamamoto
  • Organizer: 質量分析学会同位体比部会
  • Place of Presentation: 釜山,大韓民国
  • Year and Date: 2011-11-23
• [Presentation] Big Mantle Wedgeを通るスラブ由来流体の化学的探索 (2011)
  • Author(s): 山本順司
  • Organizer: 日本鉱物科学会年会
  • Place of Presentation: 茨城県水戸市
  • Year and Date: 2011-09-09
• [Presentation] Noble gas isotopic compositions of mantle xenoliths in a kimberlite (2011)
  • Author(s): Junji Yamamoto
  • Organizer: Goldschmidt conference
  • Place of Presentation: Prague, Czech
  • Year and Date: 2011-08-14
• [Presentation] ロイヒ溶岩の硫黄同位体分別過程 (2010)
  • Author(s): 山本順司
  • Organizer: 日本地球化学会年会
  • Place of Presentation: 立正大学(埼玉県)
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] Subduction related signature in noble gas isotopic compositions of mantle peridotites (2010)
  • Author(s): Junji Yamamoto
  • Organizer: Goldschmidt conference
  • Place of Presentation: Knoxville, USA
  • Year and Date: 2010-06-17
• [Presentation] マントルウェッジに潜むスラブ由来水の化学的探索 (2010)
  • Author(s): 山本順司
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-05-24
• [Remarks]
  • URL: http://www.vgs.kyoto-u.ac.jp/InetHome/jyama/web/research.html