2023 Fiscal Year Annual Research Report
Origin of water in the Earth inferred from hydrogen isotope ratios of volcanic glass and melt inclusions
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21H01184
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽生 毅 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), グループリーダー (50359197)
栗谷 豪 北海道大学, 理学研究院, 教授 (80397900)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 地球の水の起源 / SIMS / メルト包有物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球の水は生命を育み、プレートテクトニクスが駆動されるなど地球特有の環境に欠かせない。本研究では、地球形成初期においてマントル中に保持されている水の水素同位体比を求め、「地球の水はどこから来たものか」という問いに対して制約する。本研究ではヘリウム3/4比が高い地球形成初期にトラップされたガス成分を含むとされるハワイ諸島及びアイスランドの火山岩から研究に最適な試料を選定し、ガラスやメルト包有物の揮発性成分量（水、二酸化炭素、フッ素、塩素、硫黄）や水素・硫黄同位体比を2次イオン質量分析計（SIMS）で分析する。得られたデータを解析し、始原マントルの含水量と水素同位体分析比を見積り、地球内部の水の起源と振る舞いに束縛条件を与えることを目的とする。
令和5年度は令和4年度に実施したアイスランド調査の試料のメルト包有物の揮発性物質量の分析を行った。これらの含水量が0.1 wt%未満だったものが多く、これまで確立した測定方法では水素同位体比の分析はできなかった。そのために低含水量火山ガラスの水素同位体比の分析法の開発を行った。これまではOHイオンをFC検出器、ODイオンをEM検出器で同時に測定し、6分ほどで分析してきたが、OHイオンをEM検出器に変えて測定時間を30分ほどかけると、高含水量火山ガラスのものと同程度の精度（2SE:±10‰）で測定できるようになった。本手法をアイスランドの試料や中国浙江大との共同研究で西グリーンランドの火山岩のメルト包有物に応用し、地球の水の起源に関して制約を与えることができたので、現在論文を投稿中である。また令和5年度の本研究に関わる研究業績として、４編の学術論文と1編の学会誌内の記事の公表、4つの学会発表を行った。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Hydrogen incorporation mechanism in the lower-mantle bridgmanite2024
Author(s)
Narangoo Purevjav, Naotaka Tomioka, Shigeru Yamashita, Keiji Shinoda, Sachio Kobayashi, Kenji Shimizu, Motoo Ito, Suyu Fu, Jesse Gu, Christina Hoffmann, Jung-Fu Lin, Takuo Okuchi
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Journal Title
American Mineralogist
Volume: 109
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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