島弧由来マントル岩による島弧マントルの岩石学的性質の解析：一般性と特殊性

• 研究課題/領域番号: 16K17834
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 石丸 聡子 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (60464046)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 島弧マントル / 記載岩石学 / 地球化学 / マントル交代作用 / 変形作用 / 交代作用 / 岩石・鉱物・鉱床学 / マントル物質

研究成果の概要

島弧マントル最上部に由来する捕獲岩やオフィオライトのカンラン岩テクトナイトと，沈み込む海洋プレート直上での現象を記録していると推定される変成岩に伴う超苦鉄質岩類について岩石記載と機器分析をおこない，マントルウェッジでの交代作用の一般性について検討した．
変形作用を被った細粒カンラン岩は，軽希土類元素やLIL元素に富み，含水鉱物や直方輝石などの水流体との相互反応により形成される鉱物に富んでいることが分かった．カンラン岩への水流体の流入が変形作用と同時か否かについては更なる検証が必要であるが，細粒カンラン岩はより交代作用を受けていることを確認した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

カンラン岩捕獲岩や固体貫入カンラン岩体類を用いて，島弧マントルカンラン岩の基本的な特徴とそこで記録された交代作用を明らかにした．観察された特徴の一般性／特殊性についてはまだ明確な答えは得られていないが，条件が揃えばマントル中に遷移金属や白金族元素が濃集すると考えられ，そのメカニズムの解明は全地球的な元素の移動を検討する上で重要である．

研究成果

• [国際共同研究] University of the Philippines/National Institute of Geol. Sci.(フィリピン)
• [国際共同研究] Russian Academy of Sciences/Ural Branch/Zavaritsky Institute of Geol. & Geochem.(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Russian Academy of Sciences/Ural Branch/Zavaritsky Institute of Geol. & Geochem.(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Russian Academy of Sciences/Ural Branch/Zavaritsky Institute of Geol. & Geochem.(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Russian Academy of Sciences/Ural Branch/Zavaritsky Institute of Geol. & Geochem.(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Chukurova University/Engineering Faculty/Department of Geological Engineering (トルコ)
• [国際共同研究] Geosciences Environment Toulouse/Observatoire Mid-Pyrenees(フランス)
• [国際共同研究] Geosciences Environment Toulouse/Observatoire Midi-Pyrenees(フランス)
• [国際共同研究] Geosciences Environment Toulouse/Observatoire Midi-Pyrenees(フランス)
• [雑誌論文] Remarkably fresh abyssal peridotites from Sibuyan island, Romblon Island Group, Philippines: Markers of young arc-continent collision (2021)
  • 著者名/発表者名: Payot Betchaida D.、Ishimaru Satoko、Tamura Akihiro、Dimalanta Carla B.、Yumul Graciano P.、Arai Shoji
  • 雑誌名: Journal of Asian Earth Sciences: X 巻: 5 ページ: 100051-100051
  • DOI: 10.1016/j.jaesx.2021.100051
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dehydrogenation of deep-seated hydrous olivine in “black-colored” dunites of arc origin (2021)
  • 著者名/発表者名: Arai Shoji, Hoshikawa Chihiro, Miura Makoto, Ando Jun-ichi, Ishimaru Satoko, Mochizuki Nobutatsu, Tamura Akihiro
  • 雑誌名: Lithos 巻: 384-385 ページ: 105967-105967
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2021.105967
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microdiamond in a low-grade metapelite from a Cretaceous subduction complex, western Kyushu, Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama Tadao、Ohfuji Hiroaki、Fukuba Kousuke、Terauchi Masami、Nishi Ukyo、Harada Kazuki、Unoki Kouhei、Moribe Yousuke、Yoshiasa Akira、Ishimaru Satoko、Mori Yasushi、Shigeno Miki、Arai Shoji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 11645-11645
  • DOI: 10.1038/s41598-020-68599-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Post-Serpentinization Formation of Theophrastite-Zaratite by Heazlewoodite Desulfurization: An Implication for Shallow Behavior of Sulfur in a Subduction Complex (2020)
  • 著者名/発表者名: Arai Shoji、Ishimaru Satoko、Miura Makoto、Akizawa Norikatsu、Mizukami Tomoyuki
  • 雑誌名: Minerals 巻: 10 号: 9 ページ: 806-806
  • DOI: 10.3390/min10090806
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Petrologic nature of the active subarc crust-mantle boundary: Mixed magmatic-metasomatic processes recorded in xenoliths from Sabtang island, Luzon arc. (2019)
  • 著者名/発表者名: Varela, C.T.V., Payot, B.D., Arai, S., Takeuchi, M., Ishimaru, S. and Tamura, A.
  • 雑誌名: Journal of Volcanology and Geothermal Research 巻: 374 ページ: 80-99
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2019.02.010
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 島弧上部マントルの岩石学的性質： (2018)
  • 著者名/発表者名: 荒井章司、石丸聡子
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 124 号: 8 ページ: 551-573
  • DOI: 10.5575/geosoc.2017.0037
  • NAID: 130007496598
  • ISSN: 0016-7630, 1349-9963
  • 年月日: 2018-08-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Petrology of chromitites in the higashi-akaishi ultrahigh-pressure (UHP) peridotite complex, Japan: Toward understanding of general features of the UHP chromitites. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miura, M., Arai, S., Mizukami, T., Shmelev, V.R. and Ishimaru, S.
  • 雑誌名: Minerals 巻: 8 号: 11 ページ: 525-525
  • DOI: 10.3390/min8110525
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Decoding of mantle processes in the mersin ophiolite, Turkey, of end-member arc type: Location of the Boninite Magma Generation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru, S., Saikawa, Y., Miura, M., Parlak, O. and Arai, S.
  • 雑誌名: Minerals 巻: 8 号: 10 ページ: 464-464
  • DOI: 10.3390/min8100464
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Clinopyroxenite dykes within a banded unit in the basal mantle section of the northern part of the Oman ophiolite: A record of the latest deep-seated magmatism. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru, S., Arai, S. and Tamura, A.
  • 雑誌名: Lithos 巻: 292-293 ページ: 334-347
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2017.09.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Slab-derived halogens and noble gases illuminate closed system processes controlling volatile element transport into the mantle wedge (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, M., Sumino, H., Nagao, K., Burgess, R., Ishimaru, S., Arai, S., Yoshikawa, M., Kawamoto, T., Kumagai, Y., Kobayashi, T., Burgess, R., Ballentine, C.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 457 ページ: 106-116
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2016.10.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 幌満かんらん岩体の新鮮なダナイトの岩石磁気学的研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 望月伸竜，石丸聡子，荒井章司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 北極圏ウラル産ヒスイの宝石学的特徴 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三浦真，荒井章司，石丸聡子，Shmelev, Vladimir R.
  • 学会等名: 2019年度 宝石学会（日本）講演会
• [学会発表] Peculiar orthopyroxenites from the Ray-I peridotite massif in the Polar Orals: Fossil path of CO2-bearing aqueous fluids in the upper mantle (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru, S., Sonoda, R., Miura, M., Shelve, V.R. and Arai, S.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年年会
• [学会発表] Petrology of ultramafic rocks of the Mersin ophiolite, southern Turkey: deciphering mantle-wedge processes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Isihmaru, S., Saikawa, Y., Miura, M., Parlak, O. and Arai, S.
  • 学会等名: 3rd European Mantle Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] 島弧オフィオライトから読み取る上部マントル火成作用：トルコ、メルシンオフィオライトの例 (2018)
  • 著者名/発表者名: 石丸聡子・犀川雄二・三浦真・Osman Parlak・荒井章司
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2018年年会
• [学会発表] 藤原かんらん岩（愛媛県三波川帯）のtheophrastite（テオフラスタイト；Ni(OH)2）の産状と成因 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒井章司，石丸聡子，三浦真，秋澤紀克，水上知行，西山忠男
  • 学会等名: 日本鉱物科学会平成28年年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] マントルウェッジでの流体による白金族元素の運搬 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石丸聡子，Borisova, Y. A.，田村明弘，荒井章司
  • 学会等名: 日本鉱物科学会平成28年年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] メルシンオフィオライトから読み取る島弧マントル過程 (2016)
  • 著者名/発表者名: 犀川雄二，石丸聡子，荒井章司，三浦真，Parlak, Osman
  • 学会等名: 日本鉱物科学会平成28年年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] オマーンオフィオライト，フィズ岩体底部で採取した軽希土類元素に富むかんらん岩転石の岩石学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石丸聡子，荒井章司
  • 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
  • 年月日: 2016-05-23
• [備考] 長崎県西海市の西彼杵（にしそのぎ）変成岩からマイクロダイヤモンドを発見
  • URL: https://www.kumamoto-u.ac.jp/whatsnew/sizen/20200730