2022 Fiscal Year Final Research Report

Water content in the uppermost mantle of the oceanic plate and its origin

Research Project

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Project/Area Number	19H01990
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research Institution	Kanazawa University
Principal Investigator	Morishita Tomoaki 金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (80334746)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	芳川雅子広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 特任准教授 (00378605) 牛久保孝行国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (10722837) 海野進金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (30192511) 清水健二国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (30420491) 仙田量子九州大学, 比較社会文化研究院, 准教授 (50377991) 水上知行金沢大学, 地球社会基盤学系, 助教 (80396811)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	マントル / 水循環 / オフィオライト / 海洋プレート / 無水・含水鉱物 / カンラン石 / 蛇紋石
Outline of Final Research Achievements	Water in the mantle affects the physical properties of the mantle such as melting, rheology, electrical conductivity, and seismic velocity.　The water content of olivine/pyroxenes in abyssal peridotites is measured, and these values are higher than expected for minerals in residual peridotites. The reason for the high water content of olivine and pyroxene in abyssal peridotites is not yet understood. Since it is not possible to sample directly from the crust-mantle sequence, we use samples obtained from ophiolites as oceanic plates exposed from the seafloor. Core samples were collected from the Oman Ophiolite by the International Continental Scientific Drilling Program）.　Samples were analyzed using SIMS at JAMSTEC Kochi Institute for Core Sample Research. The water content of olivine in gabbros are 34 ppm on average and 20-50 ppm in dunite and harzburgite. The presence of magnesiohornblende in harzburgite may support a hydrous melting origin of the Mantle Sequence.
Free Research Field	地球惑星科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	地球が他の太陽系の惑星と固有の特徴を持つのは、地球表層の液体水の存在であると考えられるが、この地球表層の水循環を理解するための鍵は、海洋プレート中の含水量、および水の移動様式である。地球深部であるマントルの含水量は、現在のマントルではまだ実現していないため、過去の海洋プレート深部が地球表層に偶然露出したオフィオライトを使って、マントル由来の岩石から、特殊な分析装置を用いて、含水量の直接分析を行った。その結果、予想よりも含水量が高く、その成因として、極微細な結晶の存在が鍵であるということがわかってきた。海洋プレートの含水量測定には、マントルの岩石を直接採取し、測定したい。