2016 Fiscal Year Annual Research Report
沈み込むスラブからマントルウェッジへの水流体の化学組成の変化
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16H04075
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
川本 竜彦 京都大学, 理学研究科, 助教 (00303800)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 康 北九州市立自然史・歴史博物館, その他部局等, その他 (20359475)
重野 未来 北九州市立自然史・歴史博物館, その他部局等, 受託研究生 (90749558)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 流体包有物 / 沈み込み帯 / マグマ / 硫黄 / 酸素雰囲気 / スラブ / 硫酸塩 / カルクアルカリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フィリピンのピナツボ火山から採取されたマントル捕獲岩中の流体包有物には、5重量%の塩水と炭酸塩鉱物、含水鉱物が存在することから、スラブ流体は二酸化炭素を含む塩水であると提案した (Kawamotoほか 2013 Proc Natl Acad Sci USA)。今回、新規導入したラマンイメージング装置を用いて、ピナツボのマントル捕獲岩の観察を行うと、それらに加えて硫酸イオンと硫酸塩鉱物が存在することに気づいた。ピナツボの捕獲岩のハロゲン元素のデータによると、流体包有物は海洋堆積物の間隙水を起源に持つ蛇紋岩の脱水分解により生成されたと考えられる(Kobayashi ほか 2017 Earth Planet Sci Lett)。蛇紋岩中には硫化物と硫酸塩鉱物の形で存在する(Altほか 2012 Earth Planet Sci Lett)ので、硫化物が酸化されるならば硫酸イオンと硫酸塩が見出されたことと矛盾しない。また、ピナツボ捕獲岩中の角閃石は鉛に富み、これは塩水の影響と提案していた (Yoshikawaほか 2016 Lithos)が、鉛は硫黄によって動き易い元素であるため、塩濃度に加えて硫酸イオンの影響かもしれない。1つの硫酸イオンは8つの鉄の2価を3価に酸化する強力な酸化剤だから、硫酸塩や硫酸イオンはマントルウェッジを酸化する役目を果たしているだろう。沈み込み帯のマグマは中央海嶺玄武岩よりも酸化的と考えられている(Kelley and Cottrell 2009 Science)が、その原因のひとつにスラブ流体の硫酸イオンがあると提案する。さらには、カルクアルカリ岩系列のマグマの成因が共存するソレアイト岩系列よりも酸素フュガシティが高い (Miyashiro 1974 Am J Sci) 原因として、スラブ流体の硫酸塩と硫酸イオンが関与する可能性を指摘したい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
新規導入したラマンイメージング装置により、流体包有物の2次元、3次元の分布や構成物の同定を行うことができた。時間はかかるが、一つずつデータを集めることによって、試料中の多くの流体包有物の化学種と表面からの深度や大きさなどを記載することができるようになった。この結果、当初想定していなかった硫酸塩鉱物や硫酸イオンの存在に気づいたことはたいへん大きな成果であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度もラマンイメージング装置を用いることで、多くの岩石中の流体包有物の化学種の記載を行って行きたい。また、流体包有物の結晶表面からの深度や大きさを精確に知った上で、冷却し結晶をイオン研磨で削り、固化した流体包有物の表面を電子顕微鏡で観察、化学分析する実験に着手する予定である。
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[Journal Article] Slab-derived halogens and noble gases illuminate closed system processes controlling volatile element transport into the mantle wedge2017
Author(s)
Kobayashi, M., Sumino, H., Nagao, K., Burgess, R., Ishimaru, S., Arai, S., Yoshikawa, M., Kawamoto, T., Kumagai, Y., Kobayashi, T., Burgess, R., Ballentine, C.
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Journal Title
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 457
Pages: 106-116
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Experimental Mineralogy and Petrology2017
Author(s)
Geiger, C. A., Kawamoto, T.
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Journal Title
in: White, W.M. (Ed.), Encyclopedia of Geochemistry: A Comprehensive Reference Source on the Chemistry of the Earth, Springer International Publishing
Volume: 1
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Aqueous fluids and sedimentary melts as agents for mantle wedge metasomatism, as inferred from peridotite xenoliths at Pinatubo and Iraya volcanoes, Luzon arc, Philippines2016
Author(s)
Yoshikawa, M. Tamura, A., Arai, S., Kawamoto, T., Payot, B. D., Rivera, D. J., Bariso, E. B., Mirabueno, Ma. H. T., Okuno, M., Kobayashi, T.
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Journal Title
Lithos
Volume: 262
Pages: 355-368
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Trace Element Signature for Fluid-Inclusion Bearing Olivines in the Pinatubo Harzburgite Xenolith2016
Author(s)
Yoshikawa, M., Shibata, T., Kawamoto, T., Arai, S., John Rivera D., Bariso, E. B., Okuno, M. & Kobayashi, T.
Organizer
Goldschmidt conference
Place of Presentation
Pacifico Yokohama (神奈川県、横浜市)
Year and Date
2016-06-26 – 2016-07-01
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