海嶺-島弧でおこる元素分別とマントル進化の定量解析

• 研究課題/領域番号: 15H02148
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 木村 純一 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), シニアスタッフ (30241730)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2019年度)
• 配分額: 42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円); 2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2015年度: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
• キーワード: マントル / 島弧 / 海嶺 / 地球化学 / 沈み込み帯 / 拡大海嶺 / マグマ / 火成岩

研究実績の概要

海嶺と島弧でおこるマグマ活動は，マントル-地殻間の物質循環において最も激しく元素の分別を引き起こす過程である．海嶺のマグマ活動は，40億年間でマントル全量を枯渇させ，島弧のマグマ活動はマントルと海洋地殻から大陸地殻を分化させてその残渣をマントルへリサイクルする．本研究は(1)海嶺-海洋島-島弧玄武岩とそれに含まれるカンラン石メルト包有物の主成分・微量成分化学組成とSr-Pb同位体組成を測定し，そこで起こる元素分別の多様性を解明する．その結果とグローバル全岩地球化学データベースを活用し，(2)海嶺-島弧系のマグマ生成の物理化学過程をモデル化して元素分別の定量モデルを構築する．(3)この元素分別モデルをもとに，海嶺-島弧系マグマ活動が地球史におけるマントル-地殻進化にはたす役割を定量的に解明した．
【1】島弧・海嶺・海洋島玄武岩の試料分析
平成28年度に採取し，平成29年度に試料調整した玄武岩試料石基ガラスとかんらん岩メルト包有物の質量分析計による局所元素・同位体組成分析を実施し，データを収集した．【2】海嶺-海洋島の岩石学的フォワードモデルによる岩石データの解析
分析したデータならびに既存のデータベースをもとに，平成28年度に開発し平成29年度に論文を出版した断熱融解モデルを用いて，深部背弧，海嶺と海洋島のマグマ組成から，マントルの組成や融解条件を推定した．推定結果を用いて海嶺・海洋島のマグマ成因についての論文を執筆中である．【3】平成29年度に開発が完了し論文を出版した，島弧のマグマ生成のフォワードモデルと得られた分析結果，ならびに既存のデータベースを用いて，世界各地の島弧火山岩の解析を実施し，論文を執筆中である．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

目的として掲げた試料分析，分析結果のフォワードモデルによる世界各地の火山岩の解析，を予定通り進めた．

今後の研究の推進方策

試料分析分析結果のフォワードモデルによる世界各地の火山岩の解析，をもとに論文執筆を執り行う．

研究成果

• [国際共同研究] Univ. California, Santa Cruz/Carnegie Institute(米国)
• [国際共同研究] チューリヒ工科大学(スイス)
• [雑誌論文] Plume-stagnant slab-lithosphere interactions: Origin of the late Cenozoic intra-plate basalts on the East Eurasia margin (2018)
  • 著者名/発表者名: Jun-Ichi Kimura, Tetsuya Sakuyama, Takashi Miyazaki, Bogdan S. Vaglarov, Yoshio Fukao, Robert J. Stern
  • 雑誌名: Lithos 巻: 300-301 ページ: 227-249
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2017.12.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-precision <i>in situ</i> analysis of Pb isotopes in melt inclusions by LA-ICP-MS and application of Independent Component Analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada, M., Kimura, J., Chang, Q., Hanyu, T., Ushikubo, T., Shimizu, K., Ito, M., Ozawa, T. and Iwamori, H.
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 52 号: 1 ページ: 69-74
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0497
  • NAID: 130006333264
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Origin of geochemical mantle components: Roles of ocean ridges and thermal evolution of mantle (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Gill J.B., van Keken P.E., Kawabata H., and Skora S.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 18 号: 2 ページ: 697-734
  • DOI: 10.1002/2016gc006696
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Modeling chemical geodynamics of subduction zones using the Arc Basalt Simulator version 5 (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I.
  • 雑誌名: Geosphere 巻: 13 ページ: 992-1025
  • DOI: 10.1130/ges01468.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Homogenised 266-nm femtosecond laser ablation for isotopic and elemental microanalyses using inductively coupled plasma mass spectrometry (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Ohki K., and Chang Q.
  • 雑誌名: Journal of Analytical Atomic Spectrometry 巻: - 号: 6 ページ: 1203-1210
  • DOI: 10.1039/c6ja00445h
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Origin of felsic volcanism in the Izu arc intra-arc rift (2017)
  • 著者名/発表者名: Haraguchi, S., Kimura, J., Senda, R., Fujinaga, K., Nakamura, N., Takaya, Y. and Ishii, T.
  • 雑誌名: Contributions to Mineralogy and Petrology 巻: 172:25 号: 5 ページ: 25-25
  • DOI: 10.1007/s00410-017-1345-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Collision-induced post-plateau volcanism: evidence from a seamount on Ontong Java Plateau (2017)
  • 著者名/発表者名: Hanyu, T., M. L. G. Tejada, K. Shimizu, O. Ishizuka, T. Fujii, J. -I. Kimura, Q. Chang, R. Senda, T. Miyazaki, Y. Hirahara, B. S., Vagalov, K. T., Goto, A. Ishikawa
  • 雑誌名: Lithos 巻: 294-295 ページ: 87-96
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2017.09.029
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Origin of geochemical mantle components: Role of subduction filter (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Gill J.B., Skora S., van Keken P.E., and Kawabata H.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 17 号: 8 ページ: 3289-3325
  • DOI: 10.1002/2016gc006343
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Influence of laser parameters on isotope fractionation and optimisation of lithium and boron isotope ratio measurements using laser ablation-multiple Faraday collector-inductively coupled plasma mass spectrometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Chang Q., Ishikawa T., and Tsujimori T.
  • 雑誌名: Journal of Analytical Atomic Spectrometry 巻: 31 号: 11 ページ: 2305-2320
  • DOI: 10.1039/c6ja00283h
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Melt-rock interactions and fabric development of peridotites from North Pond in the Kane area, Mid-Atlantic Ridge: implications of microstructural and petrological analyses of peridotite samples from IODP Hole U1382A (2016)
  • 著者名/発表者名: Harigane Y., Abe N., Michibayashi K., Kimura J.-I., and Chang Q.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 17 号: 6 ページ: 2298-2322
  • DOI: 10.1002/2016gc006429
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Degassing and magma mixing during the eruption of Surtsey Volcano (Iceland, 1963-1967): the signatures of a dynamic and discrete rift propagation event. (2016)
  • 著者名/発表者名: Schipper C.I., Le Voyer M., Moussallam Y., White J.D.L., Thordarson T., Kimura J.-I., and Chang Q.
  • 雑誌名: Bulletin of Volcanology 巻: 78 号: 4 ページ: 1-19
  • DOI: 10.1007/s00445-016-1025-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] U-Pb chronology and geochemistry of detrital monazites from major African rivers: Constraints on the timing and nature of the Pan-African Orogeny (2016)
  • 著者名/発表者名: Itano K., Iizuka T., Chang Q., Kimura J.-I., and Maruyama S.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 282 ページ: 139-156
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2016.07.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ocean Basalt Simulator version 1 (OBS1): Trace element mass balance in adiabatic melting of a pyroxenite-bearing peridotite (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I. and Kawabata H.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 16 号: 1 ページ: 267-300
  • DOI: 10.1002/2014gc005606
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Geochemical variations in the Japan Sea back-arc basin basalts formed by high-temperature adiabatic melting of a hydrous mantle metasomatised by sediment subduction components (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirahara Y., Kimura J.-I., Senda R., Miyazaki T., Hiroshi K., Takahashi T., Chang Q., Vaglarov S.B., Sato T., Kodaira S.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 16 号: 5 ページ: 1324-1347
  • DOI: 10.1002/2015gc005720
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Missing western half of the Pacific Plate: Geochemical nature of the Izanagi-Pacific Ridge interaction with a stationary boundary between the Indian and Pacific mantles (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, T., Kimura, J.-I., Senda, R., Vaglarov, B. S., Chang, Q., Takahashi, T., Hirahara, Y., Hauff, F., Hayasaka, Y., Sano, S., Shimoda, G., Ishizuka, O., Kawabata, H., Hirano, N., Machida, S., Ishii, T., Tani, K., and Yoshida, T.
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 16 号: 9 ページ: 3309-3322
  • DOI: 10.1002/2015gc005911
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-precision in situ analysis of Pb isotopes in glasses using 1013 Ω resistor high gain amplifiers with ultraviolet femtosecond laser ablation multiple Faraday collector inductively coupled plasma mass spectrometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Chang Q., Kanazawa N., Sasaki S., and Vaglarov, S.B.
  • 雑誌名: Journal of Analytical Atomic Spectrometry 巻: 30 号: 3 ページ: 515-524
  • DOI: 10.1039/c5ja00374a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Origin of felsic magmas in Japanese subduction zone: Geochemical characterization of tephra from caldera-forming eruptions <5 Ma (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Nagahashi Y., Satoguchi Y., and Chang Q.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 16 号: 7 ページ: 2147-2174
  • DOI: 10.1002/2015gc005854
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] UV-Femtosecond Laser Ablation: Virtues and Vices (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I.
  • 学会等名: Asian Pacific Winter Conference of Plasma Spectrometry 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Origin of geochemical mantle components: Role of spreading ridges (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun-Ichi Kimura, James B Gill, Peter E van Keken, Hiroshi Kawabata, Susanne Skora
  • 学会等名: JpGU Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Chemical geodynamics of subduction zones: geochemical mass (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun-Ichi Kimura
  • 学会等名: JpGU Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Behaviour of subducted water and its role in magma genesis in the NE (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun-Ichi Kimura
  • 学会等名: JpGU Annual Meeting
  • 招待講演
• [学会発表] Japan Sea back-arc basin oceanic crust formed by high-temperature adiabatic melting of a hydrous mantle (2016)
  • 著者名/発表者名: Jun-Ichi Kimura
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] マントル進化における海嶺と沈み込み帯の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村 純一
  • 学会等名: 2016年度日本地球化学会秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Chemical geodynamics in subduction zone: Implications from arc magma (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I.
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2016
  • 発表場所: Pacifico Yokohama（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Change in mantle potential temperature through Earth time: Hotspots versus Ridges (2016)
  • 著者名/発表者名: Jun-Ichi Kimura, Hiroshi Kawabata
  • 学会等名: Japan Geocsience Union Meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Role of water in subduction zone magmatism (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I.
  • 学会等名: Japan Geocsience Union Meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会
• [学会発表] Origin of geochemical mantle reservoirs: Roles of subduction filter and thermal evolution of mantle (2016)
  • 著者名/発表者名: Jun-Ichi Kimura, James B. Gill, Peter van Keken, Susanne Skora, Hiroshi Kawabata
  • 学会等名: Japan Geocsience Union Meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] Role of subduction filter to mantle recycling (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Skora S., Gill J.B., and van Keken P.E.
  • 学会等名: 2015 American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: Mosconi Center, California, USA
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Melting of peridotite beneath Mid Ocean Ridges: Simplicity and complexity (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I.
  • 学会等名: Inter Ridge Theoretical Institute
  • 発表場所: Hangzｈou, China
  • 年月日: 2015-09-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Behaviour of subducted water and its role in magma genesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ，千葉県，千葉市
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] Ocean Basalt Simulator version 1 : Trace element mass balance in adiabatic melting of a pyroxenite-bearing peridotite (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I. and Kawabata H.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ，千葉県，千葉市
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [備考] JAMSTEC研究者総覧・地球内部物質循環研究分野・木村純一
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/souran/html/Junichi_Kimura002552-j.html