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揮発性元素のマントル大循環

研究課題

研究課題/領域番号 17H02994
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 地球宇宙化学
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

羽生 毅  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), グループリーダー (50359197)

研究分担者 清水 健二  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 技術研究員 (30420491)
山本 順司  北海道大学, 総合博物館, 准教授 (60378536)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード揮発性元素 / マントル / 物質循環 / メルト包有物 / 局所分析
研究成果の概要

地球内部の揮発性成分の挙動を理解するために、マントル由来の火山岩に含まれる鉱物斑晶のメルト包有物の化学分析を行った。50~100ミクロンといった微小なメルト包有物の化学分析を行うために、各種の局所分析手法を組み合わせる方法を確立した。火山岩に応用した結果、下部マントルに由来する海洋島玄武岩のメルト包有物に過剰の塩素を検出した。これは海水由来の塩素が沈み込むスラブにより下部マントルに運ばれ、マントル深部が塩素の貯蔵庫になっており、塩素が地球規模で循環していることを示している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

揮発性成分は地球表層に存在し、生命が育まれるなど地球の進化に重要な役割を果たしている。今回の成果から、地球表層とマントル深部のあいだで塩素が大循環していることが示された。これは水や二酸化炭素など他の揮発性成分も大循環していることを示唆するものであり、固体地球と地球表層の共進化を紐解く今後の研究につながる。また、今回確立した分析手法は火山学にも応用でき、マグマ噴出における揮発性成分の役割を理解する研究にも発展できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 7件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Geochemical diversity in the mantle2020

    • 著者名/発表者名
      Hanyu, T., L.-H. Chen
    • 雑誌名

      AGU book; Mantle Convection and Surface Expressions (edited by H. Marquardt, M. Ballmer, S. Cottaar and J. Konter)

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pressure dependence of micro-Raman mass spectrometry for carbon isotopic composition of carbon dioxide fluid2020

    • 著者名/発表者名
      Yokokura, L., Y. Hagiwara, J. Yamamoto
    • 雑誌名

      Journal of Raman Spectroscopy

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure measurement and detection of small H2O amounts in high-pressure H2O-CO2 fluid up to 141 MPa using Fermi diad splits and bandwidths of CO22020

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara, Y., J. Torimoto, J. Yamamoto
    • 雑誌名

      Journal of Raman Spectroscopy

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal Evolution of Proto-Izu-Bonin-Mariana Arc Volcanism over 10 Myr: Constraints from Statistical Analysis of Melt Inclusion Compositions2020

    • 著者名/発表者名
      Hamada Morihisa、Iwamori Hikaru、Brandl Philipp A、Ushikubo Takayuki、Shimizu Kenji、Ito Motoo、Li He、Savov Ivan P
    • 雑誌名

      Journal of Petrology

      巻: - 号: 1 ページ: 1-29

    • DOI

      10.1093/petrology/egaa022

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermoelastic equilibrium of fluid inclusion–host mineral systems under homogenization measurement2019

    • 著者名/発表者名
      HAGIWARA Yuuki、TORIMOTO Junji、YAMAMOTO Junji
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      巻: 114 号: 3 ページ: 149-154

    • DOI

      10.2465/jmps.181109b

    • NAID

      130007677819

    • ISSN
      1345-6296, 1349-3825
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identifying volatile mantle trend with the water?fluorine?cerium systematics of basaltic glass2019

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Kenji、Ito Motoo、Chang Qing、Miyazaki Takashi、Ueki Kenta、Toyama Chiaki、Senda Ryoko、Vaglarov Bogdan S.、Ishikawa Tsuyoshi、Kimura Jun-Ichi
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 522 ページ: 283-294

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2019.06.014

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Tiny droplets of ocean island basalts unveil Earth’s deep chlorine cycle2019

    • 著者名/発表者名
      Hanyu, T., Shimizu, K., Ushikubo, T., Kimura, J.-I., Chang, Q., Hamada, M., Ito, M., Iwamori, H., Ishikawa, T.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 60-60

    • DOI

      10.1038/s41467-018-07955-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] <i>In situ</i> analyses of hydrogen and sulfur isotope ratios in basaltic glass using SIMS2019

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, K., T. Ushikubo, T. Murai, F. Matsu’ura, Y. Ueno
    • 雑誌名

      GEOCHEMICAL JOURNAL

      巻: 53 号: 3 ページ: 195-207

    • DOI

      10.2343/geochemj.2.0559

    • NAID

      130007662306

    • ISSN
      0016-7002, 1880-5973
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperature dependence of CO<sub>2</sub> densimetry using micro-Raman Spectrometry at laboratory conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Y., Sogo Y., Takahata K. and Yamamoto J.
    • 雑誌名

      GEOCHEMICAL JOURNAL

      巻: 52 号: 4 ページ: 379-383

    • DOI

      10.2343/geochemj.2.0523

    • NAID

      130007431356

    • ISSN
      0016-7002, 1880-5973
    • 年月日
      2018-07-31
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recycled ancient ghost carbonate in the Pitcairn mantle plume2018

    • 著者名/発表者名
      Wang, X.-J., L.-H. Chen, A. W. Hofmann, T. Hanyu, H. Kawabata, Y. Zhong, L.-W. Xie, J.-H. Shi, T. Miyazaki, Y. Hirahara, T. Takahashi, R. Senda, Q. Chang, B. S. Vaglarov, J.-I. Kimura
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 115 号: 35 ページ: 8682-8687

    • DOI

      10.1073/pnas.1719570115

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CO2 Raman thermometer improvement: comparing hot band and Stokes and anti-Stokes Raman scattering thermometers2018

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Y., Takahata K., Torimoto J. and Yamamoto J.
    • 雑誌名

      Journal of Raman Spectroscopy

      巻: 49 号: 11 ページ: 1776-1781

    • DOI

      10.1002/jrs.5461

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-precision in situ analysis of Pb isotopes in melt inclusions by LA-ICP-MS and application of Independent Component Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Morihisa Hamada, Jun-Ichi Kimura, Qing Chang, Takeshi Hanyu, Takayuki Ushikubo, Kenji Shimizu, Motoo Ito, Takahiro Ozawa, Hikaru Iwamori
    • 雑誌名

      Geochemical Journal

      巻: 52 ページ: 69-74

    • NAID

      130006333264

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Interaction between mafic magma and lithospheric mantle: Evidence from the geochemistry of olivines and olivine-hosted melt inclusions in lavas from Kibblewhite Volcano, Kermadec arc2019

    • 著者名/発表者名
      Hirai, Y., Y. Tamura, K. Hoernle, C. Timm, F. Hauff, R. Werner, T. Hanyu, B. S. Vaglarov, Q. Chang, T. Miyazaki, J.-I. Kimura
    • 学会等名
      European Geosciences Union General Assembly 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Origin of variable CaO/Al2O3 in olivine-hosted melt inclusions from Kibblewhite volcano, Kermadec arc2019

    • 著者名/発表者名
      Hirai, Y., Y. Tamura, K. Hoernle, C. Timm, F. Hauff, R. Werner, T. Hanyu, B. Vaglarov, Q. Chang, T. Miyazaki, J.-I. Kimura
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会(国際セッション)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of the origin of Pitcairn Island OIB by Independent Component Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ozawa, H. Iwamori, T. Hanyu, M. Hamada, K. Shimizu, T. Ushikubo, J.-I. Kimura, Q. Chang, H. Nakamura, M. Ito
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会(国際セッション)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Volatile composition in ocean island basalts2019

    • 著者名/発表者名
      Hanyu, T.
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会(国際セッション)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Total carbon dioxide in melt inclusions with shrinkage bubbles2019

    • 著者名/発表者名
      Hanyu, T., J. Yamamoto, K. Kimoto, Y. Nakamura, K. Shimizu, T. Ushikubo
    • 学会等名
      Goldschmidt 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 炭酸塩化された海洋地殻リサイクルの証拠;HIMU玄武岩のメルト包有物より2019

    • 著者名/発表者名
      羽生毅、木村純一、常青、浜田盛久、清水健二、牛久保孝行, 伊藤元雄、石川剛志、岩森光
    • 学会等名
      日本地球化学会第66回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 気泡のあるメルト包有物の二酸化炭素精密測定2019

    • 著者名/発表者名
      羽生毅、山本順司、木元克典、中村由里子、清水健二、牛久保孝行
    • 学会等名
      日本火山学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] SIMSによる玄武岩質ガラスの水素、硫黄同位体比分析法とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      清水 健二, 牛久保 孝行, 村居 呂一, 松浦 史宏, 上野 雄一郎
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Precise determination of carbon dioxide contents in melt inclusions2018

    • 著者名/発表者名
      Hanyu, T., J. Yamamoto, K. Kimoto, Y. Nakamura, K. Shimizu, T. Ushikubo
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 南部ケルマディック弧Kibblewhite火山の初生安山岩質メルト2018

    • 著者名/発表者名
      平井康裕、田村芳彦、Kaj Hoernle、Reinhard Werner、Folkmar Hauff、Christian Timm、羽生毅、 Bogdan Vaglarov、宮崎隆、常青、木村純一
    • 学会等名
      日本地質学会第125年学術大会(2018札幌大会)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Expedition KH-17-J01 to South Edge of the OJP2018

    • 著者名/発表者名
      Hanyu, T.
    • 学会等名
      国立科学博物館 国際シンポジウム2018 海底火山-躍動する地球を見る窓
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ハワイ沖ロイヒ、キラウエア深海底ガラス中の揮発性物質濃度と水素同位体比-地球の水の起源物質を求めて-2018

    • 著者名/発表者名
      清水健二, 牛久保孝行, 兼岡一郎
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Volatile concentrations and hydrogen isotope ratios of submarine glasses from Loihi and Kilauea2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, K., T. Ushikubo, I. Kaneoka
    • 学会等名
      Goldschimdt Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LA-ICP-MSによるメルト包有物の鉛同位体比の高精度局所分析2017

    • 著者名/発表者名
      浜田 盛久,木村 純一,常 青,羽生 毅,牛久保 孝行,清水 健二,伊藤 元雄,小澤 恭弘,岩森 光
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2017年年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Pitcairn島のOlivineホストのメルト包有物におけるマルチ微量化学分析2017

    • 著者名/発表者名
      小澤 恭弘,羽生 毅,浜田 盛久,清水 健二,牛久保 孝行,伊藤 元雄,岩森 光
    • 学会等名
      2017年度日本地球化学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Geochemistry of olivine melt inclusions in Pitcairn Island basalts: A multiple-instrument approach2017

    • 著者名/発表者名
      小澤 恭弘、羽生 毅、岩森 光、浜田 盛久、牛久保 孝行、清水 健二、伊藤 元雄、木村 純一、常 青、石川 剛志
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Volatiles in olivine-hosted melt inclusions in HIMU basalts from Raivavae, South Pacific2017

    • 著者名/発表者名
      羽生 毅、清水 健二、牛久保 孝行、山本 順司、木元 克典、中村 由里子、木村 純一、常 青、浜田 盛久、伊藤 元雄、岩森 光、石川 剛志
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 海底堆積物がマントル深部を巡る大循環をしていたことが判明

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20180814/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 海水由来の塩素がマントルに大量貯蔵されていたことを発見

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20190118/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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