| 研究課題/領域番号 |
22K03771
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17040:固体地球科学関連
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
苗村 康輔 岩手大学, 教育学部, 准教授 (50725299)
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| 研究分担者 |
角野 浩史 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90332593)
吉田 健太 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), 副主任研究員 (80759910)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | チェコボヘミア山塊 / ザクロ石輝石黒雲母片麻岩 / メルト包有物 / 二酸化炭素 / ザクロ石かんらん岩 / 希ガス同位体 / ハロゲン / 超高圧変成岩 / クロマイト / ザクロ石 / 炭酸塩マグマ / 希ガス同位体比 / ボヘミア山塊 / リソスフェアーアセノスフェア |
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| 研究開始時の研究の概要 |
世界の造山帯に見られるザクロ石かんらん岩にはリソスフェアとアセノスフェア由来のものが存在し、アセノスフェア由来のザクロ石かんらん岩はコーナー対流運動に対応する温度圧力履歴をもつこと、およびメルト包有物の存在から定性的には識別が可能とされてきた。しかし、同一のザクロ石かんらん岩について提案される温度圧力履歴について研究者間に意見の相違が見られること、メルト包有物の希少性から、汎用的な識別法としては不十分だった。本研究ではより客観的な判定基準を得るために、世界中のザクロ石かんらん岩のザクロ石の分析を行い、その希ガス同位体比とハロゲン含有量を用いて識別の指標となるパラメータ抽出を試みる。
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| 研究実績の概要 |
2023年度はチェコボヘミア地域のロンポッドリビデム採石場に見られるザクロ石輝石黒雲母片麻岩のメルト包有物の均質化実験を行った。岩石から分離したザクロ石数粒を金カプセルに封入し、京都大学小木曽研究室のピストンシリンダー装置を用いて1000度・3GPa(100km深度の岩圧に相当)をかけメルトの均質化実験を行った。回収した試料を電子顕微鏡で観察した結果、母相のザクロ石と反応しているものの、均質化したメルトが急冷したガラス包有物を確認した。定量分析した結果、SiO2が70重量％、K2Oが5重量％前後の花崗岩質マグマだが、定量値のトータルが90％前後となった。これはマグマ中に10重量％程度の流体成分（水、二酸化炭素など）が含まれていることを示唆する。この流体成分をマグマから分離するために、大気圧下での加熱実験を行った。この実験は海洋研究開発機構横須賀において羽生研究室の荻原研究員のご指導のもと行った。10個程度の包有物を加熱したところ、9個は割れ目に沿ってマグマが抜けてしまったが、そのうち1個において均質化したマグマ（約20ミクロン径）中に気泡（約5ミクロン径）が発生したことを確認した。ラマン分光法により気泡は二酸化炭素だと判明し、密度換算した結果、マグマ中の二酸化炭素濃度は4500ppmと算出した。この結果は、本研究題目であるウェッジマントルかんらん岩に見られる「炭酸塩マグマ」の起源を考える上で重要な基礎データとなると考えられる。
またこの他のザクロ石かんらん岩やクロマイトについて、分析に適した試料を約10ほど選別し、東京大学角野教授に送付した。今後、これらの試料からクロマイトとザクロ石を鉱物分離し、ハロゲンや希ガス同位体比の分析が行われる予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
当初は希ガス同位体比やハロゲンを用いた分析を主な手法にするつもりだったが、そちらは共同研究者である角野教授に分担していただけることになった。そのため、研究代表者は岩石学的な見地からマントルウェッジに炭酸塩マグマが生じるメカニズムの解明を行うことに若干路線変更した（ハロゲンと希ガス分析についても、当初の予定通り進める予定である）。今回対象にしたのが、造山型かんらん岩を取り巻いているザクロ石片麻岩である。ザクロ石片麻岩はもともと大陸衝突時に沈み込んだ大陸プレートの断片だと考えられるため、それが脱水や融解を通して二酸化炭素をマントルウェッジに供給した可能性がある。先行研究から、同地域のザクロ石片麻岩やエクロジャイトのザクロ石にガラス包有物が含まれており、数1000から10000ppmの二酸化酸素を含むことが近年判明してきた（e.g., Borghini et al., 2019, Jornal of Metamorphic Geology, DOI: 10.1111/jmg.12519）。本研究ではまだメルト包有物の研究が行われていないロンポッドリビデム採石場のザクロ石輝石黒雲母片麻岩の試料を対象にメルト包有物中の二酸化炭素含有量を算出することに成功した。このように、当初行う分析は維持しながら、別の視点からも研究を開始した。研究としては概ね順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は海洋研究開発機構横須賀において、マントルウェッジかんらん岩のクロマイト中に含まれるメルト包有物の均質化実験にトライしたい。前年、浜田研究員と相談し、均質化実験の方針は打ち合わせを行った。また本年度は最終年度だが、可能であれば世界の超高圧変成岩に含まれるクロムスピネル試料の入手を計画している。僻地のため試料入手は困難を極めるが、チベットのLuobusaオフィオライトやノルウェーのBardaneかんらん岩の試料入手が出来ないか模索するつもりである。
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