2015 Fiscal Year Research-status Report

沈み込む堆積物のトレーサーとしてBa安定同位体は有効か？

Research Project

Project/Area Number	15K05357
Research Institution	Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
Principal Investigator	宮崎隆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, 主任技術研究員 (80371722)
Project Period (FY)	2015-10-21 – 2018-03-31
Keywords	Ba安定同位体 / 表面電離型質量分析計 / カップエフィシエンシー / ダブルスパイク / 海洋堆積物 / 島弧火山岩 / 陸弧火山岩 / 沈み込み帯
Outline of Annual Research Achievements	これまでに確立した、マルチコレクター型誘導結合プラズマ質量分析計によるBa安定同位体分析よりも、さらに高解像度でBa安定同位体を測定して議論を行うため、表面電離型質量分析計によるダブルスパイクBa安定同位体分析法の確立に着手した。各同位体を検出する検出器の配置位置決定および調整を行うと共に、イオン化フィラメントへの試料塗布方法、およびフィラメント昇温方法を決定するための実験を行った。試料塗布およびフィラメント昇温それぞれの最適方法を決定するためにはさらなる実験が必要であるが、それぞれ効果的方法が決定されつつある。また、検出器の劣化や各検出器間の性能差異に起因する、分析精度悪化を補償するために、各検出器の検出効率係数（カップエフィシエンシーファクター）の決定、および、効率的なカップエフィシエンシーファクター決定方法の開発を行った。開発したカップエフィシエンシーファクター決定方法では、安定的にイオンビームを得ることが可能な、86Srおよび 87Sr、88Sr同位体を用いて、9個の検出器の相対的なカップエフィシエンシーファクターを決定する。また、本決定方法では、カップエフィシエンシーファクター計算過程における同位体分別補正において、従来用いられていたLinear lawとは異なり、より実際の同位体分別に近似的なExponential lawを用いることが可能である。今回開発した、検出器のカップエフィシエンシーファクター決定方法は、論文にまとめ投稿を行い、現在査読中である。同時に、ダブルスパイク溶液および標準試料溶液の調整を進めると共に、最初のターゲット試料である、海洋堆積物試料の入手を進めた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究では、最終的に、島弧・陸弧火山岩のBa安定同位体比に、沈み込んだ堆積物のBa安定同位体比、および、沈み込み帯における分別作用の影響が反映されるかどうかを明らかにすることが目的である。したがって、高精度のBa安定同位体分析が必要となる。高精度Ba安定同位体分析を実現させるためには、ダブルスパイク溶液および標準試料溶液の正確な調整と共に、表面電離型質量分析計の測定条件調整、および、表面電離型質量分析計が持つ誤差パラメーターの明確化が必要である。本研究を進める過程で、特に、検出器劣化や各検出器の性能差異に起因する誤差を正確に補正する必要があると判断した（検出器に接続する増幅器の差異は表面電離型質量分析計の持つ補正プログラムで補正が可能であるが、検出器自体の差異は、実験的に決定する必要がある）。当初想定はしていなかったが、各検出器のカップエフィシエンシーファクター決定、および、その為の効率的かつ正確なカップエフィシエンシーファクター決定方法の開発・論文化を行ったため、当初計画から遅れが生じている。しかしながら、高精度Ba安定同位体分析の実現という面では、着実に進捗している。
Strategy for Future Research Activity	最適な試料塗布およびフィラメント昇温方法の決定を急ぐとともに、表面電離型質量分析計によるBa安定同位体分析方法を確立し、学会発表および論文化を進める。現在入手を進めている海洋堆積物試料のBa安定同位体分析を進め、海洋堆積物試料のBa安定同位体の特徴を明らかするとともに、地域・堆積深度・年代・結合塩種の違いによるBa安定同位体組成への影響を評価し、Ba安定同位体組成を変動させる要因について解明を進める。その後、伊豆-マリアナ、西南日本、中央アメリカの島弧・陸弧に沈み込む堆積物について、Ba安定同位体分析を行い、これら沈み込む堆積物のBa安定同位体組成の特徴を明らかにする。さらに、伊豆-マリアナ、西南日本、中央アメリカの島弧・陸弧を形成する火山岩についても、Ba安定同位体組成の特徴を明らかにする。伊豆-マリアナ、西南日本、中央アメリカの３地域の島弧・陸弧火山岩と沈み込む堆積物のBa安定同位体組成の特徴から、①．３地域で沈み込む堆積物のBa安定同位体比は異なるのか？　②．沈み込む堆積物は共通であるが、火山岩形成において、沈み込み堆積物由来メルトとフルイドの関与程度が異なる場合、島弧・陸弧火山岩のBa安定同位体比は、その関与程度と調和的に変化するのか？　また、その値は、フルイドの関与が大きいほど重い値を持つのか？　③．②の結果を踏まえて、沈み込む堆積物のBa安定同位体比が異なる場合、島弧・陸弧火山岩のBa安定同位体比にその違いが反映されるのか？　の3点を明らかにし、沈み込む堆積物のトレーサーとしてBa安定同位体が有効であるのか検証を行う。得られた結果は、国内および国際学会での講演と共に、論文を国際誌へ投稿し、成果の発表を行う。
Causes of Carryover	質量分析計検出器のカップエフィシエンシーファクター決定とその方法の開発および論文作成を行ったため、当初計画していた、海洋堆積物試料の分析が遅れており、そのために必要な試薬および実験機材購入を次年度に遅らせたため。
Expenditure Plan for Carryover Budget	海洋堆積物試料および島弧・陸弧火山岩試料のBa安定同位体分析を進めるため、各種高純度試薬、テフロン製試料分解容器・ボトル類、イオン交換樹脂、ピペットなどのBa分離に必要な実験消耗品、および、表面電離型質量分析計で使用するフィラメント材料の購入を行う。日本地球化学会およびＡＧＵへ参加を検討している。また、研究支援パートタイマーの雇用を引き続き行う。なお、人件費・謝金における、本年度余剰分は、当初雇用計画時間内で次年度へ振替等を検討している。