2015 Fiscal Year Research-status Report
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26400527
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
羽生 毅 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球内部物質循環研究分野, 主任研究員 (50359197)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 奈々子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 生物地球化学研究分野, 主任技術研究員 (80359174)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 炭素 / マントル / 物質循環 / 揮発性元素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度は二酸化炭素と希ガスのバルク分析法の確立と、それと平行して二酸化炭素を含む揮発性成分の局所分析法の確立を行った。
岩石中の二酸化炭素と希ガスのバルク分析については、平成２６年度に製作した揮発性成分を抽出・分離する装置と超微量の二酸化炭素の同位体分析法のさらなる改良を行った。同一試料から抽出した二酸化炭素と希ガスを分離しそれぞれを異なる分析装置で測定できるようにするため、二酸化炭素と希ガスの両方を含む標準ガスを準備し、その分離効率を調べ装置の最適化を図った。超微量の二酸化炭素同位体分析については、当初予定していた安定同位体質量分析計からレーザー分光による同位体分析に切り替えた。それは後者のほうが試料準備が簡便でより多くの試料を短時間で分析できるためである。レーザー分光装置を用いて、岩石試料に含まれると想定される二酸化炭素量で装置の最適化を行い、標準ガスの測定から十分な精度が得られることが確認できた。
鉱物中の揮発性成分はメルト包有物にも保持されているので、上記のバルク分析と平行してメルト包有物を対象とした揮発性成分の局所分析手法の確立も行った。海洋島玄武岩に含まれるオリビンメルト包有物を準備し、二次イオン質量分析計を用いて二酸化炭素と同時に水、フッ素、塩素、硫黄といった揮発性成分の測定を試みた。また二酸化炭素の大部分はメルト包有物中の気泡に含まれるので、ラマン分光分析により二酸化炭素量の測定を試みた。この両者の手法により得られた揮発性成分量を合算し、メルト包有物が元来持っていた揮発性成分組成を決定することが可能となった。また、天然のメルト包有物とそれを加熱均質化したメルト包有物の両者に対して分析を行い、メルト包有物内で起こる結晶化が揮発性成分測定に与える影響を評価した。
これらの成果の一部は、国際学会で発表するために投稿した（発表は平成２８年度）。
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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
岩石・鉱物中に含まれる二酸化炭素と希ガスのバルク分析は、平成２６年度にガス抽出・分離装置の構築、平成２７年度にその装置の改良とレーザー分光による微量の二酸化炭素の同位体比測定をテストすることができ、実試料を分析するための準備が完了した。また、実際に分析を行う海洋島玄武岩、中央海嶺玄武岩、島弧玄武岩のオリビン鉱物試料や海底ガラス試料も準備した。当初の予定では平成２７年度にこれらの実試料のいくつかをテスト的に分析するところまで計画していたが、希ガス質量分析装置の不調等により実試料の分析までは行うことができなかった。しかし当該装置も復旧し、平成２８年度には実試料をルーチン的に分析する段階に入ることができる。
これと平行して進めたメルト包有物の局所分析手法の確立は予想以上に進展した。実試料のメルト包有物に対して、ラマン分光分析でメルト包有物の気泡中の二酸化炭素量測定、二次イオン質量分析計で二酸化炭素を含む揮発性元素濃度測定、ＥＰＭＡやＩＣＰ－ＭＳによる主成分・微量成分元素濃度と鉛同位体比測定といった一連の分析を可能とした。メルト包有物を天然のまま分析するか、加熱均質化してから分析するかが問題とされているが、同一試料に対して両方を分析することによりそれぞれの利点、欠点を洗い出した。以上によりメルト包有物の分析により揮発性元素のマグマ中でのミクロな挙動を明らかにするための準備が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
ルーチン的な測定が可能となった二酸化炭素と希ガスの抽出・分離システム、超微量の二酸化炭素同位体比を測定するレーザー分光分析計、希ガス含有量を測定する希ガス質量分析計を組み合わせて、ルーチン的にこれらの元素量と同位体比を測定していく。本研究の目的は炭素同位体比と希ガス含有量比（例えばHe/Ar比）を同一試料に対して測定し、通常脱ガスにより変化してしまう炭素同位体比を希ガス含有量比を脱ガスの指標として補正することにより、マグマが本来持っていた炭素同位体比を決定することである。実試料としてハワイやポリネシアの海洋島玄武岩、中央海嶺玄武岩、伊豆弧の島弧玄武岩が準備されており、この手法の有効性を確かめるとともに、各玄武岩のマグマ源であるマントル成分の炭素同位体比を決定する。
一方で二酸化炭素の脱ガス機構をミクロな視点からおさえる必要から、メルト包有物を用いた揮発性元素の局所分析を平行して行う。平成２７年度にテストした仏領ポリネシアのライババエ島のオリビンメルト包有物に対して本測定を行うとともに、同様の海洋島玄武岩のオリビンメルト包有物の分析も併せて行う。二酸化炭素と他の揮発性元素の関係からマグマからの脱ガスが起こるタイミングやプロセスを理解し、二酸化炭素の脱ガス効果の補正に関する知見を得る。
平成２８年度は本科研費の最終年度であり、分析手法に関する成果と実試料の分析に基づくマントルマグマ源の炭素同位体比に関する成果を国際学会（すでに投稿済み）や投稿論文で発信する。
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| Causes of Carryover |
揮発性成分の抽出・分離装置に必要な消耗品等を、当初の想定よりも安価に購入できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に行う化学分析に必要な消耗品購入に使用予定。
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Research Products
(1 results)
