スラブ内揮発成分挙動の解明：変成帯横断試料マルチ元素・同位体解析と高圧実験の統合
| Project/Area Number |
22KJ0298
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| Project/Area Number (Other) |
22J21064 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
原田 浩伸 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 炭質物 / 炭素同位体 / ラマン分光法 / 沈み込み帯 / 揮発成分 / 高圧変成岩 / プレート境界岩 / 白雲母 / 酸素同位体 / 水素同位体 |
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| Outline of Research at the Start |
地殻・マントル構成岩において揮発成分は著しい同位体分別を引き起こすほか、流体中の溶存種として元素輸送に関わるなど固体地球の物質輸送解読のための強力なトレーサーとなりうる。しかし、スラブにおける揮発成分・同位体組成の変化幅や含揮発成分流体のスラブ内での空間的な移動スケールは明らかでない。本研究ではコヒーレントな高圧変成帯の温度構造に直交するよう採取された試料についてマルチスケールな複数元素・H-C-N-O同位体組成分析と流体包有物解析及び含窒素流体-雲母系の実験的研究を行う。そして、スラブ内での流体の移動スケールと化学的特性を解明し、スラブ流体中での揮発成分挙動の理解を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、プレート沈み込みの過程における有機物由来の炭質物の同位体組成、構造の変化を明らかにするために、四国中央部三波川帯の泥質片岩から分離された炭質物約200試料の解析を中心に行った。全ての試料の炭質物について炭素同位体組成分析と顕微ラマン分光装置による変成温度推定のためラマンスペクトルの取得を終えた。炭素同位体組成は高変成度試料ほど高い値を示す傾向があり、炭酸塩鉱物との同位体交換及び流体への炭素の放出が示唆される。これら炭質物の解析から得られた成果は日本地球惑星科学連合2024年大会で口頭発表予定である。また、初年度から解析を行っている四国中央部三波川帯の温度構造に直交するよう採取された岩石試料（トラバース試料）に含まれるフェンジャイト質白雲母についての解析も進み、LA-ICPMSによる局所微量元素組成分析を行った。フェンジャイト質白雲母の微量元素組成は変成度の変化に伴った系統的な変化は見られず、原岩の特徴を強く反映することが明らかとなった。今後は、後退変成作用による化学組成変化の評価を行うことが課題である。また、前年度に引き続いて米ペンシルベニア州立大学に計4ヶ月滞在し、TIMSによる雲母試料のSr同位体比分析を行い、トラバース試料の一部についてSr同位体比を得た。既に得ていたトラバース試料中のフェンジャイト質白雲母の酸素・水素安定同位体組成についての検討も進め、相平衡モデリングと同位体分別とを組み合わせた解釈から酸素同位体組成の傾向は温度条件を強く反映することが明らかとなった。
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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
白雲母の微量元素濃度、Sr同位体比を得たことに加えて、泥質片岩から分離された炭質物およそ200試料全てについて変成温度推定のためのラマンスペクトルの取得及び炭素同位体組成の測定を終えることができた。以上から、研究の進展があったと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、白雲母の微量元素濃度の測定を追加で行うことに加え、白雲母と共存する変成鉱物についても局所分析による微量元素濃度を得る。また、前年度に取得した炭質物のラマンスペクトルについて解析を行い、変成温度を見積もる。推定した変成温度と炭質物の炭素同位体組成をあわせて変成条件の変化に伴う炭素同位体組成の傾向について考察し、これらの結果をまとめて国際誌へ投稿する。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
