2017 Fiscal Year Research-status Report
中下部地殻・上部マントルで形成された破断面の直接観察
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17K05679
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
増田 俊明 静岡大学, 防災総合センター, 特任教授 (30126164)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マイクロブーディン構造 / 石英 / 方解石 / オリビン / 長柱状鉱物 / 破断面 / レーザー顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）試料の確保：方解石あるいは石英がマトリクスで、長柱状鉱物がマイクロブーディン構造を呈する岩石を確保した。主として高圧変成帯由来の大理石やメタチャートである。例えば日本の三波川変成帯やカムイコタン変成帯、イタリアとフランス国境の西アルプスの高圧変成帯、ギリシャのキクラデス変成帯からのサンプルである。また、長柱状鉱物とは、グロコフェンやアクチノライトなどの角閃石類、電気石、緑簾石などである。一方、マトリクスがオリビンのマントル由来の岩石の確保出来なかった。マントル由来の岩石では、スピネルがマイクロブーディン構造を呈していることが知られている。
（２）破断面の形状：ギリシャ、シロス島で採集した大理石の、方解石マトリクス中で長柱状鉱物であるグロコフェンがマイクロブーディン構造を呈しているサンプルについて溶解除去法により、グロコフェンの結晶を抽出することに成功した。これは、草津の万代鉱（Ph 1）を利用して行った。グロコフェンの破断面については通常の光学顕微鏡で観察した後にレーザー顕微鏡を用いて表面観察を開始した。グロコフェンの破断面は複雑な凹凸を呈している。一方、グロコフェンの柱状の表面はほぼ平面的で長軸に平行なステップが見られる。破断面は成長面とは明瞭に異なっていることが分かった。破断面の両側の凹凸は、完全には元に戻らないが、概略は対応がつき、明らかに一つの鉱物粒子が二つに破断してマトリクス中で分離した状況を復元できることが確認された。この観察により、マイクロブーディン構造のこれまでの解釈である「１粒子の破断と分離」が証明できたと考える。
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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
ほぼ予定通りに進捗していると考えている。
試料の確保に関しては、これまで研究してきたメタチャートなどの試料を整理し、再利用できる状況である。マントル岩に関しては、未確保ではあるが、マイクロブーディン構造が含まれている２試料を確認した。一つは三波川変成帯の四国中央部に露出しているカンラン岩体の中にあることを論文に掲載された薄片写真で確認した。もう一つは北上山地宮守のカンラン岩体中の薄片中に確認した。
マイクロブーディン構造の破断面の形状に関しては、シロスのグロコフェンを中心に順調にデータを集積中である。
研究中に予期せぬ大きな出来事が起こった。それは冬に草津の火山の噴火である。当初、火山の噴火は想定しておらず、草津の万代鉱が利用できない事態が起こる可能性を危惧したが、現在のところ、幸いに火山活動はその後に大きくなる様子はない模様である。従って、火山活動自体は万代鉱の利用を妨げるものではなく、本研究の進捗に大きな支障にはなっていない。
レーザー顕微鏡の状態も良好で、特に問題は抱えていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）試料の確保：マイクロブーディン構造を呈するマントル岩の確保が急務である。このような岩石は希有ではあるが、これまで四国中央部三波川変成帯と宮守カンラン岩体から報告されているので、野外調査により然るべきサンプルの探索を行いたい。
（２）破断面の観察法の拡大：これまで行ってきた溶解除去法はマトリクスが石英やオリビンの場合には適用できないので、その場合に適用できる方法論を検討したい。具体的には、ＦＩＢ―ＳＥＭを利用する方法を試みたい。これはガリウムイオンを用いて段階的に精密研磨し、その度に表面のＳＥＭ情報を撮影する方法である。神奈川県の精密分析センターで所蔵しているＦＩＢ―ＳＥＭを借用して行うつもりである。技術的に困難な部分があるかもしれないが、試みる価値はあると考えている。また、顕微レーザーラマン分光法でも表面の凹凸の解析が出来る可能性はあるので、試みたいと考えているが、精密な解析を行おうとすると時間が膨大になる可能性があるので、精度を落としての試みとなる予定である。
（３）破断面の精密観察：通常の光学顕微鏡だけでなく、レーザー顕微鏡を駆使して、破断面の精密な観察を行う予定である。また、表面の凹凸の程度が少ない場合には原子間力顕微鏡も利用しようと考えている。その上で金属やセラミックスの分野で主流になっているフラクトグラフィーを鉱物にも適用したいと考えている。鉱物の破断の研究はまだ十分に行われていないので、金属学やセラミックスの分野を大いに参考に検討を進めて行きたい。更に一歩進めて、表面形状の定量的解析に着手するつもりである。手法としてはウエーブレット解析を活用する道を模索したい。この方法論も鉱物に適用した例がないので、暗中模索になるかもしれないが、チャレンジする価値は十分あると考えている。
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