二次イオン質量分析計による地球内部揮発性物質の包括的分析法の開発

• 研究課題/領域番号: 15H03751
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 清水 健二 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 技術研究員 (30420491)
• 研究分担者: 伊藤 元雄 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー代理 (40606109) ; 上野 雄一郎 東京工業大学, 理学院, 教授 (90422542)
• 研究協力者: 伊藤 正一 ; 牛久保 孝行 ; 浜田 盛久 ; 松浦 史宏
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2016年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
• キーワード: 揮発性物質 / SIMS / 火山ガラス / メルト包有物 / 地球内部物質循環 / 二次イオン質量分析 / 揮発性元素 / 二次イオン質量分析計

研究成果の概要

水を初めとする揮発性物質の循環は、地球内部のダイナミクスと化学進化の理解に必要不可欠である。しかし、揮発性であるが故に捉え難く、また固体試料中の系統的分析方法も確立していなかったため、その全容解明には遙かに遠かった。本研究では脱ガス作用の少ない深海火山ガラスや地殻深部で結晶化した火成鉱物に取り込まれたメルト包有物の微量試料を対象に、揮発性元素濃度（水、二酸化炭素、フッ素、塩素、硫黄）、同位体比（水素、硫黄）の系統的分析方法を二次イオン質量分析計(SIMS)を用いて確立した。確立した分析手法を用いて様々な構造場の火山岩に応用しつつあり、地球内部物質循環解明に新展開をもたらせることが期待できる。

研究成果

• [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] 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] H₂O, CO₂, F, S, Cl, and P₂O₅ analyses of silicate glasses using SIMS: Report of volatile standard glasses (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, K., T. Ushikubo, M. Hamada, S. Itoh, Y. Higashi, E. Takahashi, M. Ito
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 51 号: 4 ページ: 299-313
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0470
  • NAID: 130005868317
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 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] Application of a handheld X-ray fluorescence spectrometer for real-time, high-density quantitative analysis of drilled igneous rocks and sediments during IODP Expedition 352 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryan, J.G., J.W. Shervais, Y. Li, M.K. Reagan, H.Y. Li, D. Heaton, M. Godard, M. Kirchenbaur, S. Whattam, J.A. Pearce, T. Chapman, W. Nelson, J. Prytulak, K. Shimizu, K. Petronotis
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 451 ページ: 55-66
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2017.01.007
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Subduction initiation and ophiolite crust: new insights from IODP drilling (2017)
  • 著者名/発表者名: Reagan, M.K. et al. (共著者28名中27番目、アルファベット順）
  • 雑誌名: International Geology Review 巻: - 号: 11 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1080/00206814.2016.1276482
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ancient depleted mantle as a source of boninites in the Izu-Bonin-Mariana arc: Evidence from Os isotopes in Cr-spinel and magnetite (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Senda, K. Shimizu, and K. Suzuki
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 439 ページ: 110-119
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2016.06.018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Alkalic magmatism in the Lyra Basin: A missing link in the late-stage evolution of the Ontong Java Plateau (2015)
  • 著者名/発表者名: SHIMIZU KENJI, Sano Takashi, TEJADA MARIA LUISA, HYODO Hironobu, SATO KEIKO, SUZUKI KATSUHIKO, CHANG QING, Nakanishi Masao
  • 雑誌名: The Origin Evolution, and Environmental Impact of Oceanic Large igneous Provinces, Geological Society of America Special Paper 511 巻: － ページ: 233-249
  • DOI: 10.1130/2015.2511(13)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isotopic evidence for a link between the Lyra Basin and Ontong Java Plateau. The Origin Evolution, and Environmental Impact of Oceanic Large igneous Provinces (2015)
  • 著者名/発表者名: M. L. G. Tejada, K. Shimizu, K. Suzuki, T. Hanyu, T. Sano, M. Nakanishi, S. Nakai, A. Ishikawa, Q. Chang, T. Miyazaki, Y. Hirahara, T. Takahashi, and R. Senda
  • 雑誌名: Geological Society of America Special Paper / Geological Society of America 巻: 511 ページ: 251-269
  • DOI: 10.1130/2015.2511(14)
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogen-rich hydrothermal environments in the Hadean ocean inferred from serpentinization of komatiites at 300° C and 500 bar (2015)
  • 著者名/発表者名: Shibuya, T., Yoshizaki, M., Sato, M., Shimizu, K., Nakamura, K., Omori, S., Suzuki, K., Takai, K., Tsunakawa, H., Maruyama, S.
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 2 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1186/s40645-015-0076-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Noble gas evidence for the presence of recycled material in magma sources of Shatsky Rise (2015)
  • 著者名/発表者名: Hanyu, T., Shimizu, K., Sano, T.
  • 雑誌名: The Origin Evolution, and Environmental Impact of Oceanic Large igneous Provinces, Geological Society of America Special Paper 巻: 511 ページ: 57-67
  • DOI: 10.1130/2015.2511(03)
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Boron and Chlorine contents of basalts from Shatsky Rise, IODP Expedition 324: implications for the alteration of oceanic plateaus (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaya Miyoshi, Takashi Sano, Kenji Shimizu, Adelie Delacour, Toshiaki Hasenaka, Yasushi Mori, Takaaki Fukuoka
  • 雑誌名: In: Neal C.R., Sager W., Sano T., Erba E（eds) The Origin, Evolution, and Environmental Impact of Oceanic Large Igneous Provinces. Geological Society of America Special Paper 巻: 511 ページ: 69-84
  • DOI: 10.1130/2015.2511(04)
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 地球内部・表層環境における硫黄同位体比変動の研究に向けた局所硫黄２同位体比分析手法開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ushikubo, Kenji Shimizu
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 招待講演
• [学会発表] 局所同位体比分析で地球地殻の形成史を探る (2017)
  • 著者名/発表者名: 牛久保孝行、清水健二、飯塚毅、上原啓幹、小宮剛、谷健一郎、上野雄一郎
  • 学会等名: 日本地質学会
  • 招待講演
• [学会発表] Fluorine as a proxy of water in mantle (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水健二、伊藤元雄、常青、木村純一
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] 海洋性玄武岩ガラスの水、フッ素、セリウムによるボラタイルマントルアレイの発見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水健二、伊藤元雄、常青、木村純一
  • 学会等名: 日本地球化学会年会
• [学会発表] Hydrogen isotope analyses of forearc volcanic glasses from IODP Exp.352 using IMS 1280-HR (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ushikubo, K. Shimizu, Y. Ueno
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Significant uplift of the forearc at the subduction initiation inferred from volcanic glasses in the Bonin fore-arc (IODP Expedition 352) (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu, T. Ushikubo
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Volatile behaviors at an immature stage of subduction zone -inferred from volcanic glasses in the Bonin forearc (IODP Exp. 352)- (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu, T. Ushikubo
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県千葉市
  • 年月日: 2016-05-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A seamount on top of Ontong Java Plateau was created by remelting of plateau lithosphere by plate flexure (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hanyu, M. L. G. Tejada, K. Shimizu, O. Ishizuka, J.-I. Kimura, Q. Chang, R. Senda, T. Miyazaki, K. Goto, A. Ishikawa
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 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 / 招待講演
• [学会発表] 超高空間分解能イメージングによる揮発性元素定量分析法の確立：メルト包有物への適用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤元雄、清水健二、牛久保孝行、小沢恭弘、岩森光
  • 学会等名: 2015年度 日本地球化学会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 横浜国立大学
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] NanoSIMSによる火山ガラス中の揮発性物質量の分析法ー標準試料の作成、値付けを含めた開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水健二、伊藤元雄、浜田盛久、高橋栄一
  • 学会等名: 2015年度 日本地球化学会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 横浜国立大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Remelting of Ontong Java Plateau Lithosphere (2015)
  • 著者名/発表者名: Hanyu, T., Tejada, M.L., Shimizu, K., Ishikawa, A., Kimura, J.-I., Chang, Q.,Senda, R., Miyazaki, T., Goto, K., Ishizuka, O.
  • 学会等名: 2015 Goldschmidt Conference
  • 発表場所: プラハ（チェコ） コングレスセンター
  • 年月日: 2015-08-20
  • 国際学会
• [学会発表] 南鳥島周辺海域のプチスポット (2015)
  • 著者名/発表者名: 平野 直人, 岩野 英樹, 清水 健二, 森下 泰成, 田村 明弘, 角野 浩史, 坂田 周平, 町田 嗣樹, 石井 輝秋, 檀原 徹, 荒井 章司, 平田 岳史
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉県千葉市 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-28
• [学会発表] Overview of IODP Expedition 352: Testing subduction initiation and ophiolite models by drilling the outer IBM fore-arcs (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, K., Michibayashi, K., Sakuyama, T., Python, M., IODP Exp.352 Scientists
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉県千葉市 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高知コア研究所におけるSIMSを用いた高精度局所同位体比分析法開発の取り組みと、今後の研究の展望 (2015)
  • 著者名/発表者名: 牛久保孝行, 伊藤元雄, 富岡尚敬, 清水健二, 石川剛志
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉県千葉市 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-26
• [学会発表] IODP Expedition 352 前弧玄武岩とボニナイトの掘削成功 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柵山徹也，道林克禎，Python Marie，清水健二，IODP EXP352乗船研究者一同
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉県千葉市 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-24
• [産業財産権] 仕上研磨用定盤、仕上研磨装置 (2016)
  • 発明者名: 清水健二
  • 権利者名: 海洋研究開発機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-026048
  • 出願年月日: 2016-02-15