マントル中の希ガス及び揮発性元素と地球進化に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09440182
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 兼岡 一郎 東京大学, 地震研究所, 教授 (30011745)
• 研究分担者: 三浦 弥生 東京大学, 地震研究所, 助手 (90282730) ; 瀧上 豊 関東学園大学, 法学部, 助教授 (40206909)
• キーワード: マントル / 希ガス同位体比 / 揮発性元素 / 地球進化 / 循環物質 / 超塩基性捕獲岩 / 3He / 4He / 島弧

研究概要

マントル中の希ガスや揮発性元素の状態を明らかにして地球進化との関連を探る上で、表層物質などがスラブと共にマントル内に沈み込むことにより生じるいわゆる循環物質の寄与を、きちんと評価することが重要である。これらの循環物質と共にマントル内にもちこまれる希ガスや揮発性元素などと始源的性格をもった成分の地球内部における分布は、地球進化そのものを反映している筈である。シベリア大陸東部のシホテリアン地域には、10-40Ma程度の噴出年代をもつ火山岩中に、マントル捕獲岩が含まれている。これらの超塩基性捕獲岩としてのカンラン岩からカンラン石を分離し、その希ガスを破砕法および加熱法で抽出し、同位体比を測定した結果、大陸下のマントル起源にも係わらず大気より低い^3He/^4He比をもつ試料が複数得られた。マントル起源の物質で、このように低い^3He/^4Heをもつものは知られていないので、このマントルに地殻物質の影響が表れていると考えざるを得ない。これらの試料の^<40>Ar/^<36>Ar比は400-500程度であるので、水がある程度まで関与している可能性がある。日本海形成以前にこの地域に沈み込んでいたスラブに伴った成分である可能性がある。また北海道一東北日本弧の第四紀火山についての^<10>Be/^9Be比を調べた結果、それらの値は非島弧地域より高い値を示し、スラブと共に沈み込んだ海洋堆積物がこれらの地域のマグマ形成に関与していることが示唆された。これらの地域の火山岩中のカンラン石や斜長石斑晶の^<40>Ar/^<36>Ar比が高々500以下であることも、堆積物と共に沈み込んだ水中のArの影響を見ているということで説明できる。このように島弧周辺のマントルは、大陸下を含めて循環物質の影響が及んでいることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Hanyu, T., Kaneoka, I., Nagao. K.: "Noble gas study of HIMU and EM ocean island basalts in the Polynesian region"Geochimica et Cosmochimica Acta. 63,7/8. 1181-1201 (1999)
• [文献書誌] Kaneoka, I.: "Recent activities of geochronological studies in Japan (1996-1997)"Phanerozoic Time Scale, Bull. Liais. Inform.. 15. 42-48 (1999)
• [文献書誌] 島岡晶子、今村峯雄、永井尚生、兼岡一郎: "Be同位対比から見た東北日本弧火山マグマへの海洋堆積物の寄与"MALT REPORT 1997(タンデム加速器研究部門成果報告集). 24-27 (1999)
• [文献書誌] Kaneoka, I., Takahashi, N., Arai, S.: "40Ar- 39Ar analysis of phlogopite in the Horoman Pridotite Complex, Hokkaido, Japan"The Island Arc. (in press). (2000)
• [文献書誌] Iwata, N., Kaneoka, I.: "On the relationships between the 40Ar-39Ar dating results and the conditions of basaltic samples"Geochemical Journal. (in press). (2000)