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高温高圧実験と超高感度希ガス分析から制約する地球内部始源的リザーバーの在処

公募研究

研究領域核-マントルの相互作用と共進化~統合的地球深部科学の創成~
研究課題/領域番号 18H04365
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関東京大学

研究代表者

角野 浩史  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (90332593)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード希ガス / 核 / マントル / 分配 / 高温高圧実験 / ハロゲン
研究実績の概要

本研究は、溶融鉄-ケイ酸塩メルトの反応実験により得られる試料について希ガス質量分析技術を駆使し、希ガスのコア-マントル分配を明らかにする。そして得られた結果と、既知のマントル起源の天然試料の希ガス同位体比をもとに、地球内部の始原的希ガスリザーバーの在処を明らかにすることを目標とする。
本年度は愛媛大学のマルチアンビル高圧発生装置を用いて、2,000~2,500 K、3~28 GPaの温度圧力条件で、共存する溶融鉄とケイ酸塩メルトに希ガスを分配させた試料を調製し、走査型電子顕微鏡、顕微ラマン分光装置、電子線マイクロアナライザを用いて、凝集した希ガスの微小な気泡や化学組成の不均質の有無などを確認した後、鉄とケイ酸塩それぞれに含まれる希ガスを、顕微レーザーアブレーション装置と超高感度希ガス質量分析計を用いて測定した。
その結果ヘリウム以外の希ガスについて、3~6 GPaにおける分配係数は圧力によらず1/1,000,000~1/1,000程度であることと、アルゴンで最も高く、ネオン、クリプトン、キセノンの順に低いことが明らかとなった。ヘリウムは高温高圧実験中にカプセル外に散逸して失われたため分配係数が決定できなかったが、上記の結果から1/10,000程度と予想される。この値は核が始原的ヘリウムのリザーバーとなり得るか否かの境界と考えられている値と同等であることから、今後はヘリウムが散逸しない実験方法を考案して、実測により分配係数を決定する必要がある。また16 GPaと28 GPaで調製した試料は、回収された鉄相が顕微レーザーアブレーション装置のレーザー径(20 μm)より小さいため希ガス分析を未だ実施できていないが、ケイ酸塩相にはヘリウム以外の希ガスが十分に含まれていることが確認できたことから、鉄相の取り出しを進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 9件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Alkalic to tholeiitic magmatism near a mid-ocean ridge: petrogenesis of the KR1 Seamount Trail adjacent to the Australian-Antarctic Ridge2020

    • 著者名/発表者名
      Yi Sang-Bong、Lee Mi Jung、Park Sung-Hyun、Nagao Keisuke、Han Seunghee、Yang Yun Seok、Choi Hakkyum、Baek Jongmin、Sumino Hirochika
    • 雑誌名

      International Geology Review

      巻: - 号: 10 ページ: 1215-1235

    • DOI

      10.1080/00206814.2020.1756002

    • 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] Fluid overpressure in subduction plate boundary caused by mantle-derived fluids2020

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama Naoki、Sumino Hirochika、Ujiie Kohtaro
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 538 ページ: 116199-116199

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2020.116199

    • 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] Origin of hydrocarbon and noble gases, carbon dioxide and molecular nitrogen in Devonian, Pennsylvanian and Miocene strata of the Polish Lublin and Ukrainian Lviv basins, southern part of the Upper Silesian Coal Basin and western part of the Carpathian Foredeep (Poland)2019

    • 著者名/発表者名
      Kotarba Maciej J.、Sumino Hirochika、Nagao Keisuke
    • 雑誌名

      Applied Geochemistry

      巻: 108 ページ: 104371-104371

    • DOI

      10.1016/j.apgeochem.2019.104371

    • 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] Heat and Helium-3 Fluxes from Teide Volcano, Canary Islands, Spain2019

    • 著者名/発表者名
      Alonso Mar、Padron Eleazar、Sumino Hirochika、Hernandez Pedro A.、Melian Gladys V.、Asensio-Ramos Maria、Rodriguez Fatima、Padilla German、Garcia-Merino Marta、Amonte Cecilia、Perez Nemesio M.
    • 雑誌名

      Geofluids

      巻: 2019 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1155/2019/3983864

    • 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] Diffuse CO2 Degassing and Thermal Energy Release from Poas Volcano, Costa Rica2019

    • 著者名/発表者名
      Melian Gladys V.、Perez Nemesio M.、Mora Amador Raal Alberto、Hernandez Pedro A.、Ramirez Carlos、Sumino Hirochicka、Alvarado Guillermo E.、Fernandez Mario
    • 雑誌名

      Poas Volcano: The Pulsing Heart of Central America Volcanic Zone

      巻: - ページ: 135-154

    • DOI

      10.1007/978-3-319-02156-0_6

    • ISBN
      9783319021553, 9783319021560
    • 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] Halogen Heterogeneity in the Lithosphere and Evolution of Mantle Halogen Abundances Inferred From Intraplate Mantle Xenoliths2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Masahiro、Sumino Hirochika、Burgess Ray、Nakai Shun'ichi、Iizuka Tsuyoshi、Nagao Jun、Kagi Hiroyuki、Nakamura Michihiko、Takahashi Eiichi、Kogiso Tetsu、Ballentine Chris J.
    • 雑誌名

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      巻: 20 号: 2 ページ: 952-973

    • DOI

      10.1029/2018gc007903

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Recycled Components in Mantle Plumes Deduced From Variations in Halogens (Cl, Br, and I), Trace Elements, and 3He/4He Along the Hawaiian-Emperor Seamount Chain2019

    • 著者名/発表者名
      Broadley Michael W.、Sumino Hirochika、Graham David W.、Burgess Ray、Ballentine Chris J.
    • 雑誌名

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      巻: 20 号: 1 ページ: 277-294

    • DOI

      10.1029/2018gc007959

    • 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] Plume-lithosphere interaction, and the formation of fibrous diamonds2018

    • 著者名/発表者名
      Broadley M.W.、Kagi H.、Burgess R.、Zedgenizov D.、Mikhail S.、Almayrac M.、Ragozin A.、Pomazansky B.、Sumino H.
    • 雑誌名

      Geochemical Perspectives Letters

      巻: 8 ページ: 26-30

    • DOI

      10.7185/geochemlet.1825

    • 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] Noble gas signals in corals predict submarine volcanic eruptions2018

    • 著者名/発表者名
      Alvarez-Valero, A.M., Burgess, R., Recia, C., de Matos, V., Sanchez-Guillamond, O., Gomez-Ballesteros, M., Recio, G., Fraile-Nuez, E., Sumino, H., Flores, J.A., Ban M., Geyer, A., Barcena, M.A., Borrajo, J., Compana J.M.
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 480 ページ: 28-34

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2017.05.013

    • 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
  • [学会発表] 高温高圧条件下での金属-ケイ酸塩メルト間の希ガス分配係数の実験的決定2019

    • 著者名/発表者名
      田中 友崇, 桑原 秀治, 貴志 智, 野村 龍一, 三部 賢治, 鍵 裕之, 舘野 繁彦, 角野 浩史
    • 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] Determination of the noble gas partition coefficients between metal-silicate melts under high-pressure and high-temperature conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka T., Sumino H., Kishi S., Kuwahara H., Nomura R., Mibe K., Kagi H.
    • 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] Determination of the noble gas partition coefficients between metal-silicate melts under high-pressure and high-temperature conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka T., Sumino H., Kishi S., Kuwahara H., Nomura R., Mibe K., Kagi H.
    • 学会等名
      Developments in Noble Gas Understanding and Expertise (DINGUE) VI
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高温高圧条件下での金属-ケイ酸塩メルト間の希ガス分配係数の実験的決定2019

    • 著者名/発表者名
      田中 友崇, 貴志 智, 角野 浩史, 桑原 秀治, 野村 龍一, 鍵 裕之, 三部 賢治
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2019年年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高温高圧下における溶融鉄-ケイ酸塩間の希ガス分配実験手法の決定2019

    • 著者名/発表者名
      田中 友崇, 貴志 智, 角野 浩史, 桑原 秀治, 野村 龍一, 三部 賢治, 鍵 裕之
    • 学会等名
      2019年度日本質量分析学会同位体比部会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Halogens in subcontinental lithospheric mantle beneath Southern Patagonia2018

    • 著者名/発表者名
      Sumino H., Burgess R., Jalowitzki T., Kobayashi M. and Conceicao R.
    • 学会等名
      28th Annual V.M. Goldschmidt Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Noble gas evidence for the common origin of diamonds and their host kimberlite from Udachnaya-east pipe kimberlite, Siberia2018

    • 著者名/発表者名
      Sumino H., Tago S., Kagi H. and Zedgenizov D.A.
    • 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

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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