火山岩斑晶中メルト包有物のハロゲン・希ガス組成に基づく沈み込み流体の起源の解明

• Project Area: Geofluids: Nature and dynamics of fluids in subduction zones
• Project/Area Number: 24109702
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 角野 浩史 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90332593)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2013: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2012: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: ハロゲン / 希ガス / 沈み込み / 島弧火山岩 / 地殻流体 / 質量分析 / 中性子照射 / メルト包有物

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、原子炉で試料に中性子を照射しハロゲンを特定の希ガス同位体に変換した後、希ガス質量分析により測定することで、かんらん石のメルト包有物に含まれる極微量のハロゲン元素を定量することを柱としている。しかし利用していた京都大学の研究炉KURが、H25年度中に整備工事に入りその後の再稼働認可取得にも時間がかかる見込みとなったため、数個の試料の照射をすませたところで、国内で利用可能な原子炉が存在しなくなった。そこで米国オレゴン州立大学の研究炉OSTRでの照射と、英国マンチェスター大学での希ガス同位体分析を行った（繰り越しによりH26年度に実施）。H24年度度までは伊豆小笠原北部の諸島と、伊豆半島で採取した火山岩中のかんらん石斑晶を分析したが、本研究期間はその背弧域にあたる雁行海山列でドレッジにより採取された溶岩からかんらん石斑晶を分離し、ハロゲン並びに希ガス分析を行った。
希ガス同位体比については火山フロント上の試料と同様に、マントルとほぼ等しい3He/4He比が得られた一方で、40Ar/36Ar比には火山フロント上より背弧側で系統的に高いという、島弧横断方向の変化が見られた。またハロゲンはほとんどの試料でマントルに近い組成であったが、背弧側のいくつかの試料でのみ、ヨウ素に極めて富む、海底堆積物中の間隙水に特徴的に見られる組成が得られた。これらのことから、（1）比較的低ハロゲン濃度で、かつ大気起源希ガスを含むスラブ由来流体が火山フロント直下から背弧域にかけてマントルウェッジに供給されているが、Heとハロゲンの特徴は、部分溶融の際にマントルに本来含まれる成分によってほとんど覆い隠されてしまっている一方で、（2）間隙水的な特徴を持つハロゲンを高濃度で含むスラブ由来流体が、主に背弧側で供給されているが、流体の総量としては多くない可能性が現時点では考えられる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] マントル物質のハロゲン組成にみられるスラブ起源流体の痕跡 (2015)
  • Author(s): 小林真大, 角野浩史, 遠山知亜紀
  • Journal Title: 地学雑誌 Volume: -
  • NAID: 130005087133
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 揮発性元素の沈み込みはマントルのどこまで及んでいるのか? (2012)
  • Author(s): 角野浩史
  • Journal Title: 地球化学 Volume: 46 Pages: 149-170
  • NAID: 110009495909
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Slab-derived noble gases and halogens with a sedimentary pore-fluid signature (2014)
  • Author(s): Sumino H., Kobayashi M., Shimizu A., Jepson L., Chavrit D., Toyama C., Kimura J., Muramatsu Y., Burgess R. and Ballentine C. J.
  • Organizer: Geofluid 3
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • Year and Date: 2014-03-02
  • Invited
• [Presentation] The origin of H2O-rich fluids in mantle wedge peridotites revealed by halogens and noble gases (2014)
  • Author(s): Kobayashi M., Sumino H., Nagao K.*, Ishimaru S., Arai S., Yoshikawa M., Kawamoto T., Kumagai Y. and Kobayashi T.
  • Organizer: Geofluid 3
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • Year and Date: 2014-02-28
• [Presentation] Noble gas and halogen recycling at subduction zones (2013)
  • Author(s): Sumino H., Kobayashi M., Chavrit D., Jepson L., Shimizu A., Kimura J.-I., Burgess R. and Ballentine C.J.
  • Organizer: 23rd Annual V.M. Goldschmidt Conference
  • Place of Presentation: フィレンツェ（イタリア）
  • Year and Date: 2013-08-30
• [Presentation] Noble gas and halogen recycling at the Izu-Ogasawara subduction zone (2013)
  • Author(s): Sumino H., Chavrit D., Jepson L., Shimizu A., Kimura J.-I., Burgess R. and Ballentine C.J.
  • Organizer: IAVCEI 2013 Scientific Assembly
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2013-07-20
• [Presentation] Noble gas and halogen recycling at the Izu-Ogasawara subduction zone (2013)
  • Author(s): Sumino H., Chavrit D., Jepson L., Shimizu A., Kimura J.-I., Burgess R. and Ballentine C.J.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2013-05-22
• [Presentation] 超高感度希ガス質量分析技術の応用による希ガス・ハロゲン多元素同時分析が紐解くマントル内の水の起源
  • Author(s): 角野浩史, 小林真大, 清水 綾, 長尾敬介, Burgess R., Ballentine C.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ、千葉県
• [Presentation] Halogens and noble gases subducted into the mantle: constraints from mantle wedge peridotites and olivines in arc lavas
  • Author(s): Sumino H., Abbott L., Shimizu A., Burgess R. and Ballentine C.J.
  • Organizer: 22nd Annual V. M. Goldschmidt Conference
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
• [Presentation] 含水スラブマントルによるハロゲンと希ガスの沈み込み過程
  • Author(s): 角野浩史, 小林真大, 清水 綾, Cavrit R., Burgess R., 木村純一, Ballentine C.J.
  • Organizer: 2012年度日本地球化学会年会
  • Place of Presentation: 九州大学、福岡県
• [Presentation] パタゴニア亜大陸（南緯37°－52°）・リソスフェリック・マントル由来のマントル・ゼノリスにおける希ガス同位体組成
  • Author(s): ジャロビツキー ティアゴ, 角野浩史, コンセション ロムロ, 折橋 裕二, 長尾 敬介
  • Organizer: 2012年度日本地球化学会年会
  • Place of Presentation: 九州大学、福岡県
• [Presentation] 希ガスとハロゲンから明らかにする沈み込み流体の起源
  • Author(s): 角野浩史
  • Organizer: 2012年度火山性流体討論会＋地殻流体スクール
  • Place of Presentation: あすなろの里、茨城県
  • Invited
• [Presentation] ハロゲンと希ガスからみたスラブ流体の起源
  • Author(s): 角野浩史
  • Organizer: 地殻流体研究会2013
  • Place of Presentation: ラフォーレ修善寺、静岡県