2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K17835
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
吉田 健太 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋掘削科学研究開発センター, 研究員 (80759910)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 沈み込み帯 / 変成岩 / 流体包有物 / ラマン分光 / 地質温度圧力計 / クライオFIB |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は流体包有物の化学組成をより正確に推定するための分析手法開発・改良を行った．
天然に産する流体包有物は，その形成条件・環境により様々な化学組成を取り得るが，その化学組成を測定する手法には未だ限りがある．特に微小包有物に含まれる水流体の溶質を正確に決定する手法は，未だにないと言ってもいい．昨年度より引き続き，キルギスタンで採取した岩石試料に含まれる流体包有物の記載・分析研究を実施した．従来の組織観察・融点測定・常温ラマン等の分析手法に加えて，クライオFIBを用いて凍結させた状態での流体包有物の顕微掘削による露出を行い，走査電子顕微鏡下での化学組成分析を行った結果を，論文としてまとめて投稿し，Yoshida et al. (2018 Geochemical Journal) として出版・印刷された．また，同成果は2017年国際エクロジャイト会議でもポスター発表を行い，会議参加者との議論を行った．この成果では，クライオFIB内部の装置可動範囲等の制約により，流体化学組成の分析は定性的なものにとどまったが，従来の手法では検出の難しかった成分（カリウム）が見られるなど，これまでのは得られていなかった知見を得ると共に，衝突帯に於ける深部流体が普遍的にカリウムを含む可能性を示唆したと言える．
更に，クライオFIBを用いた流体包有物の化学分析手法の改良に着手した．Yoshida et al. (2018) で実施した分析に対して，試料前準備段階を改良することで，流体包有物の定量分析が可能である可能性を見いだし，現在定量性の検証を行っているところである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画では，流体包有物の密度保存過程のモデル構築および天然試料へのモデル適用を本年度の目標としていたが，密度保存過程のモデル化は課題が残っており，解決方法を模索しているところである．
天然試料へのモデル適用に先立って，記載研究を推し進める点が順調に進行している．昨年度実施したキルギスタンの野外調査を踏まえて，世界で最も冷たい超高圧変成岩が保持する流体包有物の化学組成を定性的に記載し，論文や国際学会での発表を行うことが出来た．同地域に於ける流体包有物の化学組成報告は初めてであり，この研究をきっかけに冷たい超高圧変成岩の形成過程・上昇過程に於ける流体活動の研究を進行させていきたい．
流体包有物の記載を行うに当たって，集束イオンビーム装置を活用出来た点が，従来想定していた以上の成果をもたらしている．流体包有物の化学組成の記載研究には，包有物の小ささが大きな課題であった．微小領域加工技術として発展してきた集束イオンビーム装置はサブミクロン精度での物質加工が可能であり，クライオステージを用いた凍結加工・分析と組み合わせることで従来分析が困難であった微小流体包有物の化学組成を測定可能であることがわかりつつある．本年度は，これまでの知見から予想されていなかった化学組成の流体を見いだしたことを速報的に論文として公表したが，クライオステージと集束イオンビーム装置を用いた流体包有物の分析手法は，引き続き改良と成果公表を行っていく．
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| Strategy for Future Research Activity |
2018年度の研究は，深部岩石の上昇過程に於ける流体包有物の密度保存過程のモデル化を進行させる予定である．現在，種々のフォワードモデリング手法が開発されていると共に，物質の流動則パラメータ等のデータも蓄積されてきている．これらを用いて流体包有物が高温低圧の岩体上昇パスに晒された際に，どのような密度変化をしうるのかをモデル化し，流体包有物の圧力計として確立する．
天然試料の記載手法として，クライオステージと集束イオンビーム装置を組み合わせた分析の効果を実感し，成果論文を一報公表した．現在，申請者の所属する海洋研究開発機構の所持する装置をより効果的に利用し，定量分析の実施を可能とする研究を進行中である．2017年度内の手法確立は成らなかったが，流体包有物の密度を正確に評価するためには化学組成の測定が必須であるため，測定手法の確立と精度評価，および論文としての公表を行う予定である．
天然試料の記載研究を行うに当たって，4月にスロヴェニアのポホリエ山地の地質調査を行った．これは，申請者が以前より共同研究を実施していたリュブリアナ大学のMirijam Vrabec氏の協力を得てのことである．当該地域には保存状態が非常に良い超高圧変成岩が産しており，地下100km以心で捕獲された流体包有物が見つかることが期待される．本年度は，天然試料へのモデル適用を目標として，キルギス・スロヴェニアの岩石の記載を引き続き行っていく．
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| Causes of Carryover |
論文の英文校正費やオープンアクセス費について，共同研究者の研究費や所属機関運営費からの拠出を得たため．また，2016年度の未使用分を使用しなかった．2018年度4月にヨーロッパで開催される国際学会への参加と地質調査に使用する予定である．
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[Journal Article] Micro-excavation and direct chemical analysis of individual fluid inclusion by cryo-FIB-SEM-EDS: application to the UHP talc-garnet-chloritoid schist from the Makbal Metamorphic Complex, Kyrgyz Tian-Shan2018
Author(s)
Yoshida, K., Orozbaev, R., Hirajima, T., Miyake, A., Tsuchiyama, A., Bakirov, A., Takasu, A., and Sakiev, K.
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Journal Title
Geochemical Journal
Volume: 52
Pages: 59-67
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Direct chemical analysis of individual fluid inclusion by cryo-FIB-SEM-EDS: an application to the UHP Tlc-Grt-Cld schist from the Makbal Complex, Kyrgyz2017
Author(s)
Yoshida, K., Orozbaev, R., Hirajima, T., Miyake, A., Tsuchiyama, A., Bakirov, A., Takasu, A., and Sakiev, K.
Organizer
12th International Eclogite Conference
Int'l Joint Research
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