2019 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of Earth formation model by isotopic analysis of siderophile elements in meteorites and Archean igneous rocks
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19H00715
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
横山 哲也 東京工業大学, 理学院, 教授 (00467028)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 晃 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20524507)
玄田 英典 東京工業大学, 地球生命研究所, 准教授 (90456260)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 親鉄元素 / 同位体異常 / 地球形成モデル / 太古代火成岩 / 隕石 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度はまず、Mo同位体分析技術の見直しを行った。太古代コマチアイト試料が持つMo同位体異常は極めて小さいことが予想されるため、既存のMo同位体分析法による精度を向上させる必要がある。そこで研究室でルーチン化されていたN-TIMSを用いたStatic法による同位体分析を見直し、Dynamic法による測定法を開発した。その結果、標準物質の分析精度をStatic法に比べ数倍向上させることに成功した。次に、天然試料（玄武岩および流紋岩）の化学分離を行い、Dynamic法で測定したところ、同位体組成は標準試料と一致しなかった。標準試料を化学分離して同位体組成を測定したところ、化学分離を行った天然試料の同位体組成と一致した。従って、イオン交換樹脂を用いたMoの元素分離により、同位体比がずれた可能性が高いことが分かった。この問題は従来の同位体分析法では検出できず、分析の高精度化により見えてきたものである。化学分離法を精査したところ、地球試料の分離ではMoフラクションにSnおよびNbが共存してしまうことが判明した。従って、化学分離法を再度見直す必要があることが分かった。
一方、分析するコマチアイト試料の選定も行った。2018年度に研究分担者がオーストラリアから採取したコマチアイト試料の岩石学的記載を行ったところ、変質が激しいことが判明した。そのため、別の地域のコマチアイト試料を用いる必要があることが分かった。
また、惑星集積モデルと衝突プロセスに関する数値計算コードについて、実用化に向けて改善を行った。
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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
予定では初年度MoとRuの同時分析法を開発する予定であった。N-TIMSを用いたDynamic法による同位体分析技術の改良は滞りなく進行し、従来法を上回る分析精度を達成できた。しかし、実際の天然試料に応用する際、これまでの分析精度では見えなかった問題点が発覚した。原因を調査した結果、イオン交換樹脂を用いた既存の化学分離法に問題があることをつきとめることができた。現在はこの問題解決に向け、実験を継続中である。Ru同位体分析の開発に取り掛かれていない部分に関し、やや遅れがあるといえる。
実測する太古代コマチアイト試料に関しては、岩石記載を順調に終わらせることができた。オーストラリアの試料は変質が激しく、Mo同位体測定に不向きであることが分かった。この点に関しては、変質の程度が低いと考えられる別の太古代コマチアイトがあるので、大きな問題にはならない。
一方、数値計算によるモデル構築については、実用化に向けて順調に改良が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画1：Mo分析法の改良、およびMo-Ru同時分析法の開発と実測
上述したように、既にルーチン化した隕石のモリブデン化学分離法を地球試料に適用した場合、スズおよびニオブがモリブデンと共存してしまうことが判明した。今年度の前半はこの問題の解決に力を入れる。また、モリブデンとルテニウムを単一試料から同時分離する方法も引き続き開発を行う。今年度後半には実試料の測定に入る予定である。
研究計画2：コマチアイトの分析
オーストラリアから採取したコマチアイト試料は、やや変質しいることが判明した。今年度はより変質程度が少ないバーバートンや顕生代唯一のゴルゴナのコマチアイトの分析を実施する。
研究計画3： 地球型惑星集積の数値モデル化
研究分担者がすでに開発した惑星集積モデルと衝突プロセスを組み合わせたモデルに同位体情報も組み込んだモデルを構築する。
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[Presentation] Sulfur species in ALH 84001 carbonates constrain conditions of liquid water on ancient Mars.2020
Author(s)
Kajitani, I., Nakada, R., Koike, M., Tanabe, G., Usui, T., Matsu'ura, F., Fukushi, K., Yokoyama, T.
Organizer
Lunar and Planetary Science Conference, The Woodlands, USA.
Int'l Joint Research
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[Presentation] Chemically defining the building blocks of the Earth.2019
Author(s)
Yoshizaki, T., Ash, R., Yokoyama, T., Lipella, M., McDonough, W.F.
Organizer
Goldschmidt Conference, Barcelona, Spain
Int'l Joint Research
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[Presentation] Origin of mantle xenoliths from Kaula Island, Hawaii:Constrains from Os isotope and highly siderophile element compositions2019
Author(s)
Fujita, R., Ishikawa, A., Yokoyama, T., Garcia, M. O.
Organizer
JpGU 2019, Makuhari, Japan
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[Presentation] Hydrous felsic magma generated by unmixing of slab-derived supercritical liquid: evidence from Rishiri Volcano, Kuril Arc2019
Author(s)
Taniuchi, H., Kuritani, T., Yokoyama, T., Nakamura, E., Nakagawa, M.
Organizer
JpGU 2019, Makuhari, Japan
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[Presentation] Finding of oxidized sulfur species in carbonates from a Martian meteorite Allan Hills 84001 using μ-XANES2019
Author(s)
Kajitani, I., Tanage, G., Nakada, Usui, T., R., Koike, M., Matsu'ura, F., Yokoyama, T.
Organizer
JpGU 2019, Makuhari, Japan
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[Presentation] Iron isotopic compositions of Luna 16, 20, 24 soils2019
Author(s)
Okabayashi, S., Yokoyama, T., Hirata, T., Terakado, K., Galimov, E.
Organizer
JpGU 2019, Makuhari, Japan
Invited
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[Presentation] Geochemistry and chronology of five howardites, Y-7308, Y-003125, Y-000428, NWA 1929, and NWA 69202019
Author(s)
Okada, M., Haba, M.K., Nagao, K., Yokoyama, T.
Organizer
JpGU 2019, Makuhari, Japan
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[Presentation] Enhanced flux of extraterrestrial 3He across the Permian-Triassic boundary in pelagic deep-sea chert2019
Author(s)
Onoue, T.,Takahata, N.,Sato, H.,Ishikawa, A.,Soda, K.,Sano, Y.,Isozaki, Y.
Organizer
Large Meteorite Impacts and Planetary Evolution VI
Int'l Joint Research
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[Presentation] Extraterrestrial impact recorded in the Upper Triassic deep-sea deposits from Japan2019
Author(s)
Sato, H.,Nozaki, T.,Ishikawa, A.,Onoue, T.,Kimura, J.-I.,Chang, Q.
Organizer
Large Meteorite Impacts and Planetary Evolution VI
Int'l Joint Research
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[Presentation] Shear wave upper mantle structure beneath the Ontong Java Plateau2019
Author(s)
Isse, T.,Suetsugu, D.,Ishikawa, A.,Shiobara, H.,Sugioka, H.,Ito, A.,Kawano, Y.,Yoshizawa, K.,Ishihara, Y.,Tanaka, S.,Obayashi, M.,Tonegawa, T.,Yoshimitsu, J.,Kobayashi, T.
Organizer
American Geophysical Union, Fall Meeting 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Sulfur isotope anomaly of igneous sulfides in the Belingwe komatiites implication for the onset of subduction2019
Author(s)
Kubota, Y.,Ueno, Y.,Shimizu, K.,Ishikawa, A.,Matsuura, F.
Organizer
American Geophysical Union, Fall Meeting 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Origin and evolution of Earth's H, C, and N2019
Author(s)
Genda, H., Sakuraba, H., Kurokawa, H., and Ohta, K.
Organizer
Origin and evolution of planetary atmospheres - Earth, Mars, Venus
Int'l Joint Research / Invited
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