海洋島玄武岩の地球化学的マルチ分析に基づくマントルの水和・脱水過程の解明

• 研究課題/領域番号: 18K03812
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17040:固体地球科学関連
• 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: 浜田 盛久 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), 研究員 (60456853)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
• キーワード: 海洋島玄武岩

研究実績の概要

本研究は、直径数十ミクロンメートルほどの微小なメルト包有物から主要元素、微量元素、揮発性元素、水素同位体比、鉛同位体比といった多くの元素や同位体比を分析し、それぞれの元素や同位体比同士の関連を調べることにより、海洋島玄武岩の成因や地球内部の物質循環を明らかにすることを目的としている。そのためには、噴火直後に急冷され、それ以降の変質を受けていないガラス質のメルト包有物を分析する必要がある。一般に、海洋島の陸上に噴出した溶岩は徐冷しており、その過程で二次的な結晶作用が起こるため、その溶岩の中からガラス質のメルト包有物を得ることは困難である。令和元年度に、南太平洋クック諸島の海洋島であるラロトンガ島及びアイツタキ島に野外調査に出かけ、噴火直後に急冷されたと思われる海洋島玄武岩のスコリア試料を採取してきた。それらの試料の中に、本研究の目的を達成するために適したガラス質のメルト包有物が含まれていることを確認した。その後、令和２～３年度にかけて、試料の全岩の主要元素、微量元素、同位体比の分析を行い、試料の化学的特徴を制約した。令和４年度は、メルト包有物の試料準備を進めたが分析には至らず、令和５年度に繰り延べる。

本研究課題の初年度（平成30年度）に、海洋研究開発機構の海洋地球研究船「みらい」による南太平洋クック・オーストラル諸島海域への研究航海に乗船参加し、海底の岩石試料を採取してきた。得られた試料の大部分は無斑晶質な玄武岩、または斑晶として含まれるカンラン石が変質している玄武岩であった。本研究の目的を達成するために適した、変質を受けていないガラス質のメルト包有物は岩石試料中には含まれていなかったが、令和４年度に全岩の主要元素、微量元素、同位体比の分析が完了し、試料の化学的特徴を制約した。令和５年度に岩石の年代測定を行う予定である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

職場で本務として取り組んでいる鬼界海底カルデラについての研究成果の取りまとめに業務時間の多くを割かれ、海洋島玄武岩のメルト包有物の試料準備が思うように進まず、計画に照らして研究が遅れている。

今後の研究の推進方策

本研究計画期間中、新型コロナ感染症拡大に伴って在宅勤務を主体とする勤務を余儀なくされ、実験室で試料を処理したり分析したりする作業が思うように進められなかったことから、令和４年度に本研究課題を延長したが、本研究課題を思うように進められない状況を打開できなかった。令和５年度までもう１年間、本研究課題を延長する。職場での本務と、本科研費課題に割く時間の配分を見直し、本研究計画を着実に進める態勢を取る。

研究成果

• [雑誌論文] 鬼界カルデラ噴火の総合理解に向けた噴出物化学組成データベースの構築 (2023)
  • 著者名/発表者名: 上木賢太, 原口悟, 吉田健太, 桑谷立, 浜田盛久, Iona McIntosh, 宮崎隆, 羽生 毅
  • 雑誌名: 火山 巻: 68 号: 1 ページ: 3-21
  • DOI: 10.18940/kazan.68.1_3
  • ISSN: 0453-4360, 2189-7182
  • 年月日: 2023-03-31
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolution of magma supply system beneath a submarine lava dome after the 7.3-ka caldera-forming Kikai-Akahoya eruption (2023)
  • 著者名/発表者名: Morihisa Hamada, Takeshi Hanyu, Iona M. McIntosh, Maria Luisa G. Tejada, Qing Chang, Katsuya Kaneko, Jun-Ichi Kimura, Koji Kiyosugi, Takashi Miyazaki, Reina Nakaoka, Kimihiro Nishimura, Tomoki Sato, Nobukazu Seama, Keiko Suzuki-Kamata, Satoru Tanaka, Yoshiyuki Tatsumi, Kenta Ueki, Bogdan S. Vaglarov, Kenta Yoshida
  • 雑誌名: Journal of Volcanology and Geothermal Research 巻: 434 ページ: 107738-107738
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2022.107738
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Essential processes involving REE-enrichment in biogenic apatite in deep-sea sediment decoded via multivariate statistical analyses (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Yasukawa, Junichiro Ohta, Morihisa Hamada, Qing Chang, Hitomi Nakamura, Kana Ashida, Yutaro Takaya, Kentaro Nakamura, Hikaru Iwamori, Yasuhiro Kato
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 614 ページ: 121184-121184
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2022.121184
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intra-oceanic submarine arc evolution recorded in an ~1-km-thick rear-arc succession of distal volcaniclastic lobe deposits (2021)
  • 著者名/発表者名: Kyle Johnson, Kathleen M. Marsaglia, Philipp A. Brandl, Andrew P. Barth, Ryan Waldman, Osamu Ishizuka, Morihisa Hamada, Michael Gurnis, and Ian Ruttenberg
  • 雑誌名: Geosphere 巻: 17 号: 4 ページ: 957-980
  • DOI: 10.1130/ges02321.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The influence of OH content on elastic constants of topaz [Al2SiO4(F, OH)2] (2021)
  • 著者名/発表者名: Kako Aradachi, Morihisa Hamada, Kiyoshi Tsuge, Tohru Watanabe
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: - 号: 11 ページ: 2075-2083
  • DOI: 10.2138/am-2022-8159
  • 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 Compositions (2020)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Oman Drilling Project: Scientific Drilling in the Samail Ophiolite, Sultanate of Oman (2020)
  • 著者名/発表者名: Kelemen, P.B., Matter, J.M., Teagle, D.A.H., Coggon, J.A., and the Oman Drilling Project Science Team* （*M. Hamadaを含む）
  • 雑誌名: Proceedings of the Oman Drilling Project 巻: - ページ: 1-173
  • DOI: 10.14379/omandp.proc.2020
  • 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 cycle (2019)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mineral-fluid interactions in the late Archean Closepet granite batholith, Dharwar Craton, southern India (2019)
  • 著者名/発表者名: Slaby, E., Gros, K., Forster, H.-J., Wudarska, A., Birski, L., Hamada, M., Gotze, J., Martin, H., Jayananda, M., Moyen, J.-F., Moszumanska, I.
  • 雑誌名: Geological Society, London, Special Publications 巻: 489 号: 1 ページ: 293-314
  • DOI: 10.1144/sp489-2019-287
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The tremendous potential of deep-sea mud as a source of rare-earth elements (2018)
  • 著者名/発表者名: Takaya, Y., Yasukawa, K., Kawasaki, T., Fujinaga, K., Ohta, J., Usui, Y., Nakamura, K., Kimura, J., Chang, Q., Hamada, M., Dodbiba, G., Nozaki, T., Iijima, K., Morisawa, T., Kuwahara, T., Ishida, Y., Ichimura, T., Kitazume, M., Fujita, T., Kato, Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23948-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolution of Magma Plumbing System in Miyakejima Volcano: Constraints From Melting Experiments (2018)
  • 著者名/発表者名: Ushioda, M., Takahashi, E., Hamada, M., Suzuki, T., Niihori, K.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 123 号: 10 ページ: 8615-8636
  • DOI: 10.1029/2018jb015910
  • 査読あり
• [雑誌論文] 微量元素・同位体地球化学から読み解く富士火山マグマの化学進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田智代、飯塚毅、浜田盛久、安田敦、吉本充宏
  • 雑誌名: 月刊地球 巻: 40 ページ: 234-241
  • NAID: 130006330146
• [学会発表] Evolution of magma plumbing system beneath a submarine caldera after the 7.3-ka caldera-forming Akahoya eruption at Kikai volcano, SW Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Morihisa Hamada, Takeshi Hanyu, Iona M. McIntosh, Maria Luisa G. Tejada, Qing Chang, Katsuya Kaneko, Jun-Ichi Kimura, Koji Kiyosugi, Takashi Miyazaki, Reina Nakaoka, Kimihiro Nishimura, Tomoki Sato, Nobukazu Seama, Keiko Suzuki-Kamata, Satoru Tanaka, Yoshiyuki Tatsumi, Kenta Ueki, Bogdan S. Vaglarov
  • 学会等名: IAVCEI 2023 Scientific Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] 鬼界海底カルデラにおけるアカホヤ噴火以降のマグマ供給系進化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 浜田 盛久・羽生 毅・Iona M. McIntosh・Maria Luisa G. Tejada・常 青・金子 克哉・木村 純一・清杉 孝司・宮崎 隆・中岡 礼奈・西村 公宏・佐藤 智紀・島 伸和・鈴木 桂子・田中 聡・巽 好幸・上木 賢太・Bogdan S. Vaglarov
  • 学会等名: 日本火山学会2022年度秋季大会
• [学会発表] 鬼界海底カルデラにおけるアカホヤ噴火以降のマグマ供給系進化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 浜田 盛久，羽生 毅，Iona McIntosh, Maria Luisa G. Tejada, 常 青，宮崎 隆，上木 賢太, Bogdan S. Vaglarov, 佐藤 智紀，木村 純一，田中 聡，金子 克哉，清杉 孝司，中岡 礼奈，西村 公宏，島 伸和，鈴木 桂子，巽 好幸
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2022年年会
• [学会発表] クック諸島産マントル捕獲岩から推定する太平洋プレートの熱化学構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 秋澤紀克、大嶋ちひろ、石川晃、角野浩史、小澤一仁、佐藤侑人、浜田盛久
  • 学会等名: 日本地球化学会第69回年会
• [学会発表] 多変量統計解析を用いた深海堆積物中の生物源アパタイトにおけるレアアース濃集過程の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 安川和孝、大田隼一郎、浜田盛久、常 青、中村仁美、芦田果奈、高谷雄太郎、中村謙太郎、岩森光、加藤泰浩
  • 学会等名: 日本地球化学会第69回年会
• [学会発表] Investigating the formation of the Kikai submarine lava dome using matrix glass volatile contents (2022)
  • 著者名/発表者名: Iona M. McIntosh, Morihisa Hamada, Takeshi Hanyu, Maria L. G. Tejada, Takashi Miyazaki, Qing Chang, Bogdan S. Vaglarov
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Noble gas isotope compositions of mafic phenocrysts in Holocene lavas of Kusatsu-Shirane Volcano (2022)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Kametani, Hirochika Sumino, Kenta Ueki, Morihisa Hamada, Yasuo Ishizaki, Akihiko Terada
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal changes in melt inclusion compositions of proto-Izu-Bonin-Mariana rear-arc (40-48 Ma) (2022)
  • 著者名/発表者名: Morihisa Hamada, Qing Chang, Philipp A. Brandl, Ella Curtis, Ivan P. Savov
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] 化学組成データを用いたテフラ同定システムの構築 (2022)
  • 著者名/発表者名: 桑谷 立、上木 賢太、浜田 盛久、吉田 健太、原口 悟、McIntosh Iona、宮崎 隆、羽生 毅
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] 鬼界海底カルデラ火山の溶岩ドーム流紋岩質マグマの温度・圧力の推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 浜田盛久，羽生毅，宮崎隆，Maria L. G. Tejada, 上木賢太，Bogdan S. Vaglarov, Iona McIntosh, 常青，鈴木桂子，金子克哉，清杉孝司，中岡礼奈
  • 学会等名: 日本火山学会2021年秋季大会
• [学会発表] カルデラ噴火マグマ組成バリエーションの理解のための鬼界カルデラ噴出物データベースの構築 (2021)
  • 著者名/発表者名: 原口悟，上木賢太，吉田健太，桑谷立，浜田盛久，Iona McIntosh，宮崎隆，羽生毅
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [学会発表] Hydrogen isotope of the mantle source in Pitcairn Island (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ozawa, Akira Ishikawa, Takehsi Hanyu, Kenji Shimizu, Takayuki Ushikubo, Morihisa Hamada, Hikaru Iwamori
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年大会
  • 国際学会
• [学会発表] 鬼界海底カルデラ火山の地質岩石学的研究の進捗状況―溶岩ドーム流紋岩質マグマの温度・圧力の推定を中心として― (2021)
  • 著者名/発表者名: 浜田盛久，羽生毅，宮崎隆，Maria L. G. Tejada, 上木賢太，Bogdan S. Vaglarov, Iona McIntosh, 常青，鈴木桂子，金子克哉，清杉孝司，中岡礼奈
  • 学会等名: 海と地球のシンポジウム2021
• [学会発表] Detection of H in spinel-structured oxides via SCAPS isotopography (2020)
  • 著者名/発表者名: Daniel A. Coulthard Jr., Naoya Sakamoto, Georg F. Zellmer, Morihisa Hamada, and Hisayoshi Yurimoto
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 古伊豆-小笠原-マリアナ弧のメルト包有物（約40Ma）の組成：Hamada et al. (2020）の更新 (2020)
  • 著者名/発表者名: 浜田盛久，Philipp A. Brandl, and Ivan P. Savov
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2020年年会（オンライン大会）
• [学会発表] The influence of OH content on elastic constants of single-crystal topaz studied via sphere-resonance method (2020)
  • 著者名/発表者名: Kako Aradachi, Tohru Watanabe, and Morihisa Hamada
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020: Virtual
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal evolution of proto-Izu-Bonin-Mariana arc volcanism over 10 Ma: Constraints from statistical analysis of melt inclusion compositions (2020)
  • 著者名/発表者名: Morihisa Hamada, Hikaru Iwamori, Philipp A. Brandl, Takayuki Ushikubo, Kenji Shimizu, Motoo Ito, He Li, and Ivan P. Savov
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020: Virtual
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Noble gas isotope compositions of mafic phenocrysts in the Stage 3 lavas of Kusatsu-Shirane Volcano (2020)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Kametani, Hirochika Sumino, Kenta Ueki, Morihisa Hamada, and Yasuo Ishizaki
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020: Virtual
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Influence of OH content on elastic constants of single-crystal topaz studied via sphere-resonance method (2020)
  • 著者名/発表者名: Kako Aradachi, Tohru Watanabe, and Morihisa Hamada
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Detection of H in spinel-structured oxides via SCAPS isotopography (2020)
  • 著者名/発表者名: Daniel A. Coulthard Jr., Naoya Sakamoto, Georg F. Zellmer, Morihisa Hamada, and Hisayoshi Yurimoto
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Secular evolution of proto-Izu-Bonin-Mariana arc volcanism: Constraints from statistical analysis of melt inclusion compositions (2019)
  • 著者名/発表者名: Morihisa Hamada, Hikaru Iwamori, Philipp A. Brandl, Takayuki Ushikubo, Kenji Shimizu, Motoo Ito, He Li, Ivan P. Savov
  • 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）
  • 国際学会
• [学会発表] Estimation of the origin of Pitcairn Island OIB by Independent Component Analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ozawa, Hikaru Iwamori, Takeshi Hanyu, Morihisa Hamada, Kenji Shimizu, Takayuki Ushikubo, Jun-Ichi Kimura, Qing Chang, Hitomi Nakamura, Motoo 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）
  • 国際学会
• [学会発表] 斜長石斑晶から読み解く噴火前マグマ進化と水の挙動：富士山宝永噴火への応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 毅，原田智代，清水健二，牛久保孝行，浜田盛久，吉本充宏
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 斜長石斑晶の化学組成から読み解く阿蘇カルデラ形成噴火第３サイクルにおけるマグマ進化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松木田悠希，飯塚 毅，牛久保孝行，清水健二，下司信夫，宮城磯治，浜田盛久
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] Elastic constants of single-crystal topaz studied via sphere-resonance method (2019)
  • 著者名/発表者名: 荒舘佳子，渡邉 了，浜田盛久
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 妙高火山の関山噴火（43 ka）と貫ノ木噴火（41 ka）のメルト包有物の揮発性成分分析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 浜田盛久，Estelle F. Rose-Koga, Kenneth T. Koga, 牛久保孝行，清水健二，原田英男，山口佳昭
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2019年年会
• [学会発表] Temporal evolution of proto-Izu-Bonin-Mariana arc volcanism: Constraints from statistical analysis of melt inclusion composition (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada, M., Iwamori, H., Brandl, P. A., Ushikubo, T., Shimizu, K., Ito, M., Li, H., Savov, I. P.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] 斑晶鉱物から読み解く富士火山宝永噴火のマグマ進化及び噴火過程 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田智代、飯塚毅、清水健二、牛久保孝行、浜田盛久、吉本光宏、安田敦
  • 学会等名: 日本火山学会2018年度秋季大会
• [学会発表] Correlated variation in vein type, vein frequency, pH, oxygen fugacity and depth in Oman Drilling Project Holes BA1B, BA3A and BA4A (2018)
  • 著者名/発表者名: Kelemen, P. B., Bach, W., Evans, K. A., Eslami, A., Farough, A., Hamada, M., Ichiyama, Y., Kahl, W.-A., Matter, J. M., Pezard, P. A., Vankeuren, A. N. P., Godard, M., Michibayashi, K., Choe, S., Coggon, J. A.
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Geochemical evolution of magma at Fuji volcano constrained from geochemistry of the 1707 Hoei eruption (2018)
  • 著者名/発表者名: Harada, C., Iizuka, T., Hamada, M., Yaauda, A., Yoshimoto, M.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal evolution of proto-Izu-Bonin-Mariana arc volcanism: Constraints from statistical analysis of melt inclusion composition (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada, M., Iwamori, H., Brandl, P. A., Ushikubo, T., Shimizu, K., Ito, M., Li, H., Savov, I. P.
  • 学会等名: 16th International Symposium on Experimental Mineralogy, Petrology and Geochemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Vein distribution in ultramafic basement of the Wadi Lawayni drill sites (2018)
  • 著者名/発表者名: Bach, W., Kelemen, P. B., Eslami, A., Farough, A., Hamada, M., Ichiyama, Y., Kahl, W.-A., Malvoisin, B., Tutolo, B. M., Godard, M., Michibayashi, K.
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [備考] 鬼界カルデラデータベース 研究成果コラム
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/rimg/j/database/kazan/column.html