炭素の同位体比測定による深部起源炭化水素の地球化学的研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05403002
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 脇田 宏 東京大学, 理学部, 教授 (40011689)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石橋 純一郎 東京大学, 理学部, 助手 (20212920) ; 中井 俊一 東京大学, 理学部, 助教授 (50188869)
• Keywords: 炭化水素 / マントル / 炭素同位体化 / 海底熱水系

Research Abstract

本研究は火山作用などに伴って地表に運ばれる炭素化合物などの気体の起源や組成・分布状態を解明することを目的とし、本年度は高温の火山ガス・海底から噴出する熱水を取りあげた。薩摩硫黄島の火山ガスの分析結果は、火山近傍にある帯水層中で有機物の熱分解・あるいは高温での無機化学的反応により形成されたメタンが、ごく少量火山ガスに混入しているとすると良く説明できる。900度の噴気孔から採取された火山ガスでもなおマグマ起源以外のソースからのメタンを含んでいる。
海底熱水循環系は、有機起源のメタンの混入をうける可能性が低く、またマグマから脱ガスした揮発性成分を運搬する役割を担っている。本研究では、熱水試料にヘリウムガスを吹き込んで溶存成分を抽出し、これをトラップに捕集濃縮してGC/C/MS装置に導入する方法を検討した。同位体比既知のガスを溶存させて作成した試料を用いた基礎実験によって分析精度は、地球化学的考察を行うのに十分な精度であることが明らかになった。東太平洋海膨で採取された試料の分析を行った。その同位体比は-20から-23per milと重く、無機起源のメタンであることを示している。またメタンの炭素同位体比と二酸化炭素の炭素同位体比(-5per mil)との差は、700度以上の高温でこの両成分が共存していたとして説明できるものであり、マグマ中の溶存気体成分の情報を反映していることを示している。
以上の述べたように、本研究で開発された濃縮法とGC/C/MS装置を用いる方法により、マントル由来のメタンに関する情報を得られることがあきらかになった。さらに濃縮法に改善を行い、さらに他の種類の地球科学的試料中のメタンについても分析を可能にする検討を続けている。

Research Products

• [Publications] Ishibashi,J.: "Helium and carbon geochemistry of hydrothermal fluids from the Mid-Okinawa Trough Back Arc Basin,sauthwest of Japan" Chemical Geology. 123. 1-15 (1995)
• [Publications] Xu,S.: "Mantle-clerived noble gases in naturalgases from Songliao Basi,China" Geochimica Cosmochimica Acta. 59. 4675-4683 (1995)
• [Publications] Xu,S.: "Helium iscropic compositions in sedimentary basins in China" Applied Geochemistry. 10(印刷中). (1995)
• [Publications] Tsunogai,U.: "Fresh water seepage on the sea floor;Sagami trough subduction 20ne,Japan" Earth Planetary Science Letters. (印刷中). (1996)