沈み込む太平洋プレートの岩石学的多様性と火山弧のレスポンス

• 研究課題/領域番号: 24340136
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 木村 純一 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部物質循環研究分野, 分野長代理 (30241730)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2014年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2012年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: 化学組成 / 同位体組成 / 沈み込み / 太平洋プレート / 島弧火山岩 / マグマ / 沈み込み帯 / 島弧 / 東北日本 / 西南日本 / 火山岩 / 火成岩

研究成果の概要

日本列島下に沈み込む太平洋プレートを構成する海洋地殻の42元素とSr-Nd-Nf-鉛同位体組成を測定し，沈み込む太平洋プレートの脱水・変成によって発生する流体組成のモデル計算を実施した．この流体がマントルに付加し発生する島弧マグマの組成を計算し，東北日本弧ならびに西南日本弧に噴出したマグマの組成を比較した．モデル計算で推定される物理条件と観測の間の整合を確認し，島弧マグマの複雑な生成条件を明らかにすることに成功した．この結果から東北日本と西南日本のマグマの成因が，基本的に沈み込む海洋プレートの温度に依存し，この２地域で化学組成の全く異なる島弧マグマ群が発生していることが明らかになった．

研究成果

• [雑誌論文] Microanalysis of Pb isotope ratios of low-Pb glass samples by femtosecond laser ablation-multiple ion counter-ICP-mass spectrometry (fsLA-MIC-ICP-MS) (2014)
  • 著者名/発表者名: Chang Q., Kimura J.-I., Miyazaki T., Sasaki S., Kanazawa N.
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 48 号: 3 ページ: 309-320
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0307
  • NAID: 130004469419
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 年月日: 2014-05-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calculation of water bearing primary basalt and estimation of source mantle conditions beneath arcs: PRIMACALC version 2 (PRIMACALC2) model for WINDOWS (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I. and Ariskin A.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 15 号: 4 ページ: 1494-1514
  • DOI: 10.1002/2014gc005329
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Behaviour of subducted water and its role on the arc magma genesis in the NE Japan arc : A combined geophysical and geochemical approach (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I. and Nakajima J.
  • 雑誌名: Geochim. Cosmochim. Acta 巻: 143 ページ: 165-188
  • DOI: 10.1016/j.gca.2014.04.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trace element mass balance in hydrous adiabatic mantle melting: Hydrous Adiabatic Mantle Melting Simulator version 1 (HAMMS1) model (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I. and Kawabata H.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 15 号: 6 ページ: 2467-2493
  • DOI: 10.1002/2014gc005333
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Diverse magmatic effects of subducting a hot slab in SW Japan: Results from forward modeling (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura, J. Gill, T. Kunikiyo, I. Osaka, Y. Shimoshioiri, M. Kakasuke, S. Kakubuchi, T. Nagao, K. Furuyama, A. Kamei, H. Kawabata, J. Nakajima, P.E. van Keken, and R.J. Stern
  • 雑誌名: Geochem. Geophys. Geosyst. 巻: 15 号: 3 ページ: 691-739
  • DOI: 10.1002/2013gc005132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water content of low-K tholeiitic basalt from Iwate Volcano, NE Japan Arc: implications for differentiation mechanism of frontal-arc basalt magmas (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuritani, T., Yoshida, T., Kimura, J.-I., Hirahara, Y. and Takahashi, T.
  • 雑誌名: Mineralogy and Petrology 巻: in press 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1007/s00710-013-0278-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Mg adakite and low Ca boninite from the Bonin forearc seamount: Implication for the reaction between the slab melt and depleted mantle (2013)
  • 著者名/発表者名: Li, Y.-B., Kimura, J.-I., Machida, S., Ishii, T., Ishiwatari, A., Maruyama, S., Qiu, H.-N., Ishikawa, T., Kato, Y., Haraguchi, S., Takahata, N., Miyazaki, T., Hirahara, Y.
  • 雑誌名: Journal of Petrology 巻: 54 号: 6 ページ: 1149-1175
  • DOI: 10.1093/petrology/egt008
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new analytical bias correction for in-situ Sr isotope analysis of plagioclase crystals using laser ablation-multiple collector-inductively coupled plasma-mass spectrometry. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I, Takahashi T. and Chang Q.
  • 雑誌名: Journal of Analytical Atomic Spectrometry 巻: 28 号: 6 ページ: 945-957
  • DOI: 10.1039/c3ja30329b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Standard-less determination of Nd isotope ratios in glasses and minerals using laser-ablation multiple-collector inductively coupled plasma mass spectrometry with a low-oxide molecular yield interface setup. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Chang Q., and Kawabata H.
  • 雑誌名: Journal of Analytical Atomic Spectrometry 巻: 28 号: 9 ページ: 1522-1529
  • DOI: 10.1039/c3ja50109d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pb isotope analyses of silicate rocks and minerals with Faraday detectors using enhanced-sensitivity laser ablation-multiple collector-inductively coupled plasma mass spectrometry. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Kawabata H., Chang Q., Miyazaki T., and Hanyu T.
  • 雑誌名: Geochemical Journal 巻: 47 ページ: 369-384
  • NAID: 10031190256
  • 査読あり
• [雑誌論文] Primary melt from Sannome-gata volcano, NE Japan arc: constraints on generation conditions of rear-arc magmas. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuritani T., Yoshida T., Kimura J.-I., Takahashi T., Hirahara Y., Miyazaki T., Senda R., Chang Q., and Ito Y.
  • 雑誌名: Contributions to Mineralogy and Petrology 巻: 167 号: 2 ページ: 969-969
  • DOI: 10.1007/s00410-014-0969-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactive melt flow as the origin of residual mantle lithologies and basalt chemistries in mid-ocean ridges: Implications from the Red Hills peridotite, New Zealand (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimura, J.-I., Sano, S.
  • 雑誌名: Journal of Petrology 巻: 53 号: 8 ページ: 1637-1671
  • DOI: 10.1093/petrology/egs028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Indian MORB-type mantle beneath the Kuril Island arc : Isotopic investigation of the mafic lavas of Kunashir Island (2012)
  • 著者名/発表者名: Martynov A.Y., Kimura J.-I., Martynov Y.A., Katakuse M., Rybin, A.V.
  • 雑誌名: Petrology 巻: 20 ページ: 102-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical and isotopic characteristics of Kuroko-forming volcanism (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamada R., Yoshida T., and Kimura J.-I.
  • 雑誌名: Resource Geology 巻: 62 号: 4 ページ: 369-383
  • DOI: 10.1111/j.1751-3928.2012.00202.x
  • NAID: 10031117848
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of suppressed matrix effect for improved analytical performance in determination of major and trace elements in anhydrous silicate samples using 200-nm femtosecond laser ablation sector-field inductively coupled plasma mass spectrometry (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimura, J.-I., Chang Q.
  • 雑誌名: Journal Analytical Atomic Spectrometry 巻: 27 号: 9 ページ: 1549-1559
  • DOI: 10.1039/c2ja10344c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Primary Magmas at the Volcanic Front of the NE Japan Arc : Coeval Eruption of Crustal Low-K Tholeiitic and Mantle-derived Medium-K Calc-Alkaline Basalts at Azuma Volcano (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Takahashi, Yuka Hirahara, Takashi Miyazaki, Ryoko Senda, Qing Chang, Jun-Ichi Kimura, Yoshiyuki Tatsumi
  • 雑誌名: JOURNAL OF PETROLOGY 巻: 54 号: 1 ページ: 103-148
  • DOI: 10.1093/petrology/egs065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Across- and along-arc geochemical variations of lava chemistry in Sangihe arc : Various fluid and melt slab fluxes in response to slab temperature. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hanyu T., Gill J.B., Tatsumi Y, Kimura J.-I., Sato K., Chang Q., Senda R., Miyazaki T., Hirahara Y., Takahashi T, Zulkarnain I.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 巻: 13 号: 10
  • DOI: 10.1029/2012gc004346
  • 査読あり
• [学会発表] Ocean Basalt Simulator version 1 (OBS1): Trace element mass balance in adiabatic melting of a pyroxenite-bearing peridotite (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I.
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Center (San Francisco, U.S.A)
  • 年月日: 2014-12-17
• [学会発表] Standardless determination of Nd isotope ratios in glasses and minerals using LA-MC-ICP-MS (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Chang Q., and Kawabata H.
  • 学会等名: JpGU Annual meeting
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-30
• [学会発表] Diverse magmatic effects of subducting a hot slab in SW Japan: results from forward (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Gill J.B.
  • 学会等名: JpGU annual meeting
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-29
• [学会発表] Trace element mass balance in hydrous adiabatic mantle melting: The HAMMS1 model (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Kawabata H.
  • 学会等名: JpGU annual meeting
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-28
• [学会発表] Origin of co-existing basalts, high-Mg andesites, and adakites in the sw Japan hot subduction system (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun-Ichi Kimura, et al. (9名)
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: Mosconi Center, San Francisco, USA
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] Various arc magmas from a common plate slab: Sources and genetic conditions of the coexisting alkali basalts, sub-alkali basalts, high-Mg andesites, and adakites in the SW Japan hot subduction system
  • 著者名/発表者名: Kimura J.-I., Gill, J.B., Kunikiyo T., Osaka I., Shimoshioiri Y., Katakuse M., Kakubuchi S., Nagao T., Furuyama K., Kamei A., Nakajima J., van Keken, P.E., and Stern R.J.
  • 学会等名: JpGU 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉県，幕張メッセ