微細包有物のマルチ揮発性元素トレーサー分析によるマントル内水循環の解明

• 研究課題/領域番号: 26287139
• 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: 地球宇宙化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 角野 浩史 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (90332593)
• 研究分担者: 水上 知行 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (80396811) ; WALLIS R・Simon 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (30263065) ; 鍵 裕之 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70233666) ; 石丸 聡子 熊本大学, 自然科学研究科, 助教 (60464046)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2015年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2014年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
• キーワード: ハロゲン / 希ガス / 水 / 沈み込み / マントル / スラブ流体 / 質量分析 / 中性子照射

研究成果の概要

原子炉を用いた中性子照射による同位体変換と、超高感度希ガス質量分析を組み合わせて、沈み込み帯のマントルかんらん岩、大陸下マントルかんらん岩、過去に沈み込んだスラブ物質、そしてダイヤモンドについて、希ガスとハロゲン及びその他の元素（Ca、K、Ba、U）の多元素同時分析を行った。その結果をもとに、沈み込む直前のプレートの屈曲に伴う、堆積物中間隙水のマントル最上部への侵入と蛇紋石形成が重要な役割を果たしているとする、新たな水の沈み込みモデルを提案した。またプレートの沈み込みの影響が現在は及んでいない大陸下マントルにも、かつて沈み込んだハロゲンや希ガスの影響が残されていることを示した。

研究成果

• [国際共同研究] マンチェスター大学/オックスフォード大学(英国)
• [国際共同研究] リオ・デ・グランド・デ・スール連邦大学(ブラジル)
• [国際共同研究] ノボシビルスク鉱物科学研究所(ロシア連邦)
• [国際共同研究] マンチェスター大学/オックスフォード大学(英国)
• [国際共同研究] ノボシビルスク鉱物科学研究所(ロシア連邦)
• [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
• [雑誌論文] Relationships between textural and photoluminescence spectral features of carbonado (natural polycrystalline diamond) and implications for its origin (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi, H., Kagi, H., Odake, S., Ohfuji, H. and Kitawaki, H.
  • 雑誌名: Geochem Int+ 巻: 54 号: 10 ページ: 882-889
  • DOI: 10.1134/s0016702916100050
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Micro- and nano-inclusions in a superdeep diamond from Sao Luiz, Brazil (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Kagi, D.A. Zedgenizov, H. Ohfuji, and H. Ishibashi
  • 雑誌名: Geochemistry International 巻: 54 号: 10 ページ: 834-838
  • DOI: 10.1134/s0016702916100062
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The mineralogy of Ca-rich inclusions in sublithospheric diamonds (2016)
  • 著者名/発表者名: D.A. Zedgenizov, A.L. Ragozin, V.V. Kalinina, H. Kagi
  • 雑誌名: Geochemistry International 巻: 54 号: 10 ページ: 890-900
  • DOI: 10.1134/s0016702916100116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Brucite as an important phase of the shallow mantle wedge: Evidence from the Shiraga unit of the Sanbagawa subduction zone, SW Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Kawahara, Shunsuke Endo, Simon R. Wallis, Takayoshi Nagaya, Hiroshi Mori, Yoshihiro Asahara
  • 雑誌名: Lithos 巻: 254-255 ページ: 53-66
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2016.02.022
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Seismic properties of lawsonite eclogites from the southern Motagua fault zone, Guatemala (2016)
  • 著者名/発表者名: Kim D., Wallis S., Endo S. and Ree J.-H.
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 677-678 ページ: 88-98
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2016.04.012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Noble gas composition of subcontinental lithospheric mantle: an extensively degassed reservoir beneath Southern Patagonia (2016)
  • 著者名/発表者名: Jalowitzki T., Sumino H., Conceicao R.V., Orihashi Y., Nagao K., Bertotto G.W., Balbinot E., Schilling M. and Gervasoni F.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 450 ページ: 263-273
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2016.06.034
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The contribution of the hydrothermal alteration of the ocean crust on the deep halogen and noble gas cycles (2016)
  • 著者名/発表者名: Chavrit D., Burgess R., Sumino H., Teagle D.A.H., Droop G., Shimizu A. and Ballentine C.J.
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 183 ページ: 106-124
  • DOI: 10.1016/j.gca.2016.03.014
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evidence for phase transitions in mineral inclusions in superdeep diamonds of the Sao Luiz deposit (Brazil) (2015)
  • 著者名/発表者名: Zedgenizov, D.A., Shatsky, V.S., Panin, A.V., Evtushenko, O.V., Ragozin, A.L., Kagi, H.
  • 雑誌名: Russian Geology and Geophysics 巻: 56 号: 1-2 ページ: 296-305
  • DOI: 10.1016/j.rgg.2015.01.021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The characteristic photoluminescence and EPR features of super deep diamonds (Sao-Luis, Brazil) (2015)
  • 著者名/発表者名: O. P. Yuryeva, M. I. Rakhmanova, V. A.Nadolinny, D.A. Zedgenizov, V. S. Shatsky, H. Kagi, and A. Y. Komarovskikh
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 42 号: 9 ページ: 707-722
  • DOI: 10.1007/s00269-015-0756-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Luminescence in diamonds of the Sao Luiz placer (Brazil) (2015)
  • 著者名/発表者名: Mironov V.P., Rakevich A.L., Stepanov F.A., Emel’yanova A.S., Zedgenizov D.A., Shatsky V.S., Kagi H. and Martynovich E.F.
  • 雑誌名: Russian Geology and Geophysics 巻: 56 号: 5 ページ: 729-736
  • DOI: 10.1016/j.rgg.2015.04.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] マントル物質のハロゲン組成にみられるスラブ起源流体の痕跡 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林真大, 角野浩史, 遠山知亜紀
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 124 号: 3 ページ: 445-471
  • DOI: 10.5026/jgeography.124.445
  • NAID: 130005087133
  • ISSN: 0022-135X, 1884-0884
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 希ガス同位体質量分析の温故知新 (2015)
  • 著者名/発表者名: 角野浩史
  • 雑誌名: 質量分析 巻: 63 号: 1 ページ: 1-30
  • DOI: 10.5702/massspec.14-63
  • NAID: 130004786639
  • ISSN: 1340-8097, 1880-4225, 1884-3271
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phase equilibria modelling of blueschist and eclogite from the Sanbagawa metamorphic belt of south-west Japan reveals along-strike consistency in tectonothermal architecture (2015)
  • 著者名/発表者名: Owen M. Weller, Simon R. Wallis, Mutsuki Aoya, Takayoshi Nagaya
  • 雑誌名: Journal of Metamorphic Geology 巻: 33 号: 6 ページ: 579-596
  • DOI: 10.1111/jmg.12134
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Vitrinite reflectance and Raman spectra of carbonaceous material as indicators of frictional heating on faults: Constraints from friction experiments (2015)
  • 著者名/発表者名: Furuichi, H., K. Ujiie, Y. Kouketsu, T. Saito, A. Tsutsumi, and S. R. Wallis
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lets 巻: 424 ページ: 191-200
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2015.05.037
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Orthopyroxene-rich rocks from the sanbagawa belt (SW Japan): Fluid-rock interaction in the forearc slab-mantle wedge interface. (2015)
  • 著者名/発表者名: Endo, S., Mizukami, T., Wallis, S. R., Tamura, A. and Arai, S.
  • 雑誌名: Journal of Petrology 巻: 56 号: 6 ページ: 1113-1137
  • DOI: 10.1093/petrology/egv031
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Graphitization of carbonaceous material in sedimentary rocks on short geologic time-scales: An example from the Kinsho-zan area, central Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Mori N., Wallis S. and Mori H.
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 24 号: 2 ページ: 119-130
  • DOI: 10.1111/iar.12093
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ruby-bearing feldspathic dike in peridotite from Ray-Iz ophiolite, the Polar Urals: Implications for mantle metasomatism and origin of ruby (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru, S., Arai, S., Miura, M., Shmelev, V.R., Pushkarev, E.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: -
  • NAID: 130005067162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deformation microstructures of glaucophane and lawsonite in experimentally deformed blueschists: Implications for intermediate-depth intraplate earthquakes (2015)
  • 著者名/発表者名: Kim, D., Katayama, I., Wallis, S., Michibayashi, K., Miyake, A. & Seto, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 120 号: 2 ページ: 1229-1242
  • DOI: 10.1002/2014jb011528
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two types of antigorite serpentinite controlling heterogeneous slow-slip behaviours of slab–mantle interface (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Mizukami, Hironori Yokoyama, Yoshihiro Hiramatsu, Shoji Arai, Hirokazu Kawahara, Takayoshi Nagaya, Simon R. Wallis
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 401 ページ: 148-158
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2014.06.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reply to comment by Nozaka (2014) on "Dehydration breakdown of antigorite and the formation of B-type olivine CPO" (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Nagaya, Simon R. Wallis, Hiroaki Kobayashi, Katsuyoshi Michibayashi, Tomoyuki Mizukami, Yusuke Seto, Akira Miyake, Megumi Matsumoto
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 408 ページ: 406-407
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2014.10.026
  • 査読あり
• [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2016年年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] Identifying Metasomatic Components within the SCLM Using Halogens and Noble Gases (2016)
  • 著者名/発表者名: Broadley M., Barry P., Burgess R., Sumino H., Ballentine C. and Taylor L.
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Noble Gas Composition of Patagonian Subcontinental Lithospheric Mantle (2016)
  • 著者名/発表者名: Jalowitzki T., Sumino H., Conceicao R., Orihashi Y., Nagao K., Bertotto G., Balbinot E., Schilling M. and Gervasoni F.
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Halogen and Noble Gas Systematics within Mantle Xenoliths from Intraplate Settings (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M., Sumino H., Burgess R., Iizuka T., Nagao J., Nakamura M., Takahashi E. and Ballentine C.
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Noble Gas and Halogen Variation of Volcanic Rocks from the Izu-Mariana Subduction Zone (2016)
  • 著者名/発表者名: Sumino H., Kobayashi M., Burgess R., Jepson L., Machida S., Shimizu A., Hahm D., Hilton D. and Ballentine C.
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] 北イタリアFineroカンラン岩体の塑性変形履歴の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田菜奈絵, 安東淳一, 山本貴史, 角野浩史, 小林真大, Das K., 鍵裕之
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2015年年会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] 沈み込み帯で産出したマントル捕獲岩のハロゲン組成にみられるスラブ起源流体の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林真大, 角野浩史, 長尾敬介, Burgess, R., 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子,川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫, 中村美千彦
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会2015年年会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] イラヤ火山かんらん岩捕獲岩に見られる交代作用と流体包有物との関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福光李奈, 石丸聡子, 荒井章司, Payot, B.D.
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2015年年会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] マントル捕獲岩のハロゲン組成にみられるマントルメタソマティズムの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林真大, 角野浩史, 長尾敬介, 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子, 川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫, 中村美千彦, 高橋栄一
  • 学会等名: 2015年度日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Across-Arc Noble Gas and Halogen Variation of Volcanic Rocks from the Izu-Ogasawara Subduction Zone (2015)
  • 著者名/発表者名: Sumino H., Burgess R., Jepson L., Chavrit D., Shimizu A., Machida S., and Ballentine C.
  • 学会等名: Goldschmidt 2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ共和国）
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Mantle Metasomatism in Subduction Zone and Intraplate Settings Based on Halogen and Noble Gas Systematics (2015)
  • 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., Nakamura M., Takahashi E. and Ballentine C.
  • 学会等名: Goldschmidt 2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ共和国）
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Mantle Process Inferred from Os Isotopic Signatures and Micro Textures in Carbonado Diamonds (2015)
  • 著者名/発表者名: Kagi H., Shiraishi N., Sumino H., Senda R., Suzuki K., Asano N. and Ohfuji H.
  • 学会等名: Goldschmidt 2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ共和国）
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Multiple Metasomatic Events within the Siberian SCLM Revealed by Halogen and Noble Gas Analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Broadley M., Barry P., Burgess R., Sumino H., Ballentine C., Zedgenizov D. and Taylor L.
  • 学会等名: Goldschmidt 2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ共和国）
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Ar-ArおよびI-Xe年代測定法を応用したマントル捕獲岩のハロゲン分析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林真大, 角野浩史, 長尾敬介, Burgess, R., 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子,川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫, 中村美千彦, 高橋栄一
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] ハロゲンと希ガスをトレーサーとした水の沈み込み過程の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林真大, 角野浩史, 長尾敬介, 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子, 川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫
  • 学会等名: 2014年度地球化学会第61回年会
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] オスミウム同位体組成と天然多結晶ダイヤモンド（カルボナド）の起源 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白石智子, 仙田量子, 鍵 裕之, 角野浩史, 鈴木勝彦
  • 学会等名: 2014年度地球化学会第61回年会
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] ハロゲンと希ガスから明らかになった堆積物中間隙水起源のマントルウェッジ中流体 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林真大, 角野浩史, 長尾敬介, 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子, 川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-05-02
• [学会発表] 天然多結晶ダイヤモンド（カルボナド）のオスミウム同位体比測定の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 白石智子, 仙田量子, 鍵 裕之, 角野浩史, 鈴木勝彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 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] Ar-Ar及びI-Xe年代測定法の拡張による極微量ハロゲン・希ガス多元素同時分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角野浩史, 小林真大, 齋藤健彦, 長尾敬介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-29
  • 招待講演