地球最古の鉱物に保存された微小包有物から地球の“水”の起源を読み解く
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21H01177
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
山本 伸次 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (30467013)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 岳史 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10251612)
伊藤 正一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60397023)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000)
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| Keywords | 初期地球 / 水の起源 / 砕屑性ジルコン / アパタイト包有物 / 水素同位体比 / ジルコン / アパタイト / 冥王代 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、様々な太陽系天体における水素同位体比が分析可能となり、地球の“水”の起源に
ついて活発な議論が巻き起こっている。しかしながら、初期地球における初生的な水素
同位体データが決定的に不足しているため、地球の水の起源に関する議論は収束を見ない。
本研究ではこの問題を解決するために、西オーストラリア・ジャックヒルズ礫岩に含まれる
約44億年に遡る世界最古の鉱物（ジルコン）中に残存するアパタイト鉱物の水素同位体比を
系統的に分析し、初期地球におけるマントルおよび海の水素同位体比変動を復元することで、地球における“水”の起源とその後の進化を解読する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球の水の起源を明らかにするため、西オーストラリア・ジャックヒルズ堆積岩帯に存在する砕屑性ジルコン中に残存するアパタイト包有物の水素同位体比分析および、それらのマグマ起源を明らかとするためにジルコン微量元素分析（Sc/Ybなど）とアパタイト包有物の微量元素分析（Sr/Ybなど）の改善に取り組んだ。特に、アパタイト包有物はそのサイズが微小（数um～最大で10um程度）であるために、EPMAを用いた非破壊での微量元素分析をおこなった結果、マントル由来マグマの化学的特徴を有するジルコンおよびアパタイトの識別が可能となった。具体的には、低いSc/Yb比を有するジルコン中のアパタイトが高いSr濃度を示し、これらは島弧マグマ起源ではなく、マントル起源マグマから直接形成されたものであることが明らかとなった。これらデータを組み合わせると、約34億年前のジルコン中アパタイト包有物はマントル由来でありその水素同位体比として-354±23 ‰を示すことから、少なくともその時代のマントルの水素同位体比は現在のマントル水素同位体比より明らかに低く、同時に、既往研究から報告されている南アフリカ・バーバートン緑色岩体のメルト包有物から得られた約34億年前の低い水素同位体比データと矛盾せず、ジルコン中アパタイトはその水素同位体比を現在まで確実に保持していることが明らかとなった。一方で、島弧起源マグマに由来すると考えられるジャックヒルズ・ジルコン中アパタイトの水素同位体比は、初期太古代岩石（カナダ・アカスタ片麻岩：約38億年前, ラブラドル片麻岩：約39億年前）の水素同位体比データと矛盾せず、ジルコン中アパタイトの水素同位体比の保存性が確認されたといえる。このような低い水素同位体比を有する水の起源物質としては、原始太陽系円盤ガスの取り込みの可能性が高いことが明らかとなった。
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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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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
