Investigation of the plume source regions using mantle xenoliths

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01998
• 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: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Ishikawa Akira 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20524507)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 哲也 東京工業大学, 理学院, 教授 (00467028) ; 角野 浩史 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (90332593) ; 佐藤 峰南 千葉工業大学, 次世代海洋資源研究センター, 上席研究員 (20773394) ; 渡慶次 聡 国立研究開発法人海洋研究開発機構, その他, その他 (30516654)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マントル / かんらん岩 / 強親鉄性元素 / オスミウム同位体 / ヘリウム同位体 / 捕獲岩

Outline of Final Research Achievements

This study focuses on the possibility that some mantle xenoliths in oceanic regions are derived from mantle plumes, and aim to understand the heterogeneity of the Earth's deep mantle and mantle dynamics throughout the Earth's history. Mantle peridotites from the Hawaiian Islands and French Polynesia are dominated by harzburgites with unradiogenic Os isotopic ratios, suggesting that mantle material melted at the Earth's surface in the past and transported to the Earth's deep interior may have been a major component of the ascending plume. On the other hand, the correlation with He isotope ratios in isolated olivine is inconsistent with predictions based on U/He partitioning experiments, and it is concluded that the "ancient depleted mantle" is not a suitable reservoir for 3He in the Earth's deep interior.

Free Research Field

固体地球化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マントルプルームの実態を解明することは、全地球ダイナミクスの理解の進展に欠かせない重要課題である。地震学的手法により見出される核-マントル境界直上の低速度領域はマントルプルームの上昇源と考えられているが、どのような物質から構成されているのかは未だ定かではない。本研究ではハワイ諸島やフレンチポリネシアのホットスポットマグマが地球表層にもたらしたマントル捕獲岩の一部はマントルプルームの主要構成要素であるとともに、過去の地球表層で形成された物質であったことを明らかにした。したがって、本研究は全地球ダイナミクスの従来描像に新たな知見を与えたものといえる。