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2013 年度 実績報告書

顕微ラマン分光法を用いた地質温度圧力計の開発と応用:残留圧力から読み解く変成履歴

研究課題

研究課題/領域番号 13J02303
研究機関東京大学

研究代表者

纐纈 佑衣  東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(PD)

キーワードラマン分光法 / 残留圧力 / 地質温度圧力計 / ホスト-包有物 / 炭質物 / 付加体 / 断層 / 石油根源岩
研究概要

昨年度は、ザクロ石中に含まれている石英包有物の残留圧力をラマン分光法で見積り、その値から石英が包有された時の温度圧力条件を制約する数値計算モデルを確立させた(Kouketsu et al. 2014, American Mineralogist)。同手法は岩石学の分野で主に用いられている熱力学モデルから独立した新たな地質温度圧力計であり、従来の手法では検出する事が難しかった情報を取り出せる事が期待される。例えば、四国中央部別子地域の変泥質岩について同手法を適用し、熱力学計算では見積もる事が難しかった累進変成作用時の温度-圧力条件を提案した(Kouketsu & Enami 2013, 連合大会招待講演)。また、ザクロ石-石英包有物の組合せだけでなく、他のホスト-包有物の組合せにも適用可能かを検討中である。四国別子地域の石英エクロジャイトについては、ザクロ石中の石英包有物と共にジルコン包有物の残留圧力が見積もられた。この2つのホスト-包有物組合せからなる等残留圧力線を計算し、その交点から温度圧力条件を見積もった結果、先行研究による熱力学計算とほぼ一致し、残留圧力を用いた地質温度圧力計が有用である事が裏づけられた。さらに、分析装置のステージをXYZ方向に制御し、包有鉱物の残留圧力マッピングを行った結果、残留圧力は均質ではなく方向によって異なる事が示された。今後は粒形や異方性を考慮に入れた数値計算を行い、測定結果と比較する予定である。
上記の研究に加えて、300℃以下の低温領域で適用可能な新たな炭質物ラマン温度計を開発・提案した(Kouketsu et al. 2014, Island Arc)。本研究内容は、当初の研究実施計画には組み込まれていなかったが、付加体、断層、石油開発など様々な分野に適用できる可能性があり、いくつかの研究室、企業と共同研究を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

昨年度はホスト-包有物の残留圧力を用いた地質温度圧力計の開発に加えて、低温領域に適用可能な炭質物ラマン温度計の開発・応用にも取り組んでいたため、申請書に記載した通りに進まなかった。また、残留圧力の3次元マッピングを行う予定だったが、装置制御ソフトにいくつかの問題があったため、信頼できるデータが得られなかった。ただし、ソフトについては開発元の企業に問題点を報告し、改善しつつある。また、開発した炭質物ラマン温度計は、様々な研究分野における応用が期待されており、今後も共同研究を遂行していく予定である。

今後の研究の推進方策

本年度はやや遅れている残留圧力を用いた地質温度圧力計の開発を中心に進めていく予定である。特に、新しいホスト-包有鉱物で適切な組合せを見出し、鉱物が形成された温度圧力条件の見積り手法を確立させる。また、残留圧力のマッピングを行うとともに、包有物の形やホスト-包有物結晶の異方性を考慮に入れて数値計算を行い、測定結果と数値計算が一致するかを検証する。この成果を基に、より精度の高い地質温度圧力計に改良する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of residual pressure in an inclusion-host system using negative frequency shift of quartz Raman spectra.2014

    • 著者名/発表者名
      Yui Kouketsu, Tadao Nishiyama, Takeshi Ikeda, Masaki Enami
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: Vol.99 ページ: 433-442

    • DOI

      10.2138/am.2014.4427

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new approach to develop the Raman carbonaceous material geothermometer for low-grade metamorphism using peak width.2014

    • 著者名/発表者名
      Yui Kouketsu, Tomoyuki Mizukami, Hiroshi Mori, Shunsuke Endo, Mutsuki Aoya, Hidetoshi Hara, Daisuke Nakamura. Simon Wallis
    • 雑誌名

      Island Arc

      巻: Vol.23 ページ: 33-50

    • DOI

      10.1111/iar.12057

    • 査読あり
  • [学会発表] 半値幅を用いた炭質物ラマン地質温度計の開発と先行研究との性能比較2013

    • 著者名/発表者名
      纐纈佑衣, 水上知行, 森宏, 遠藤俊祐, 青矢睦月, 原英俊, 中村大輔, ウォリス サイモン
    • 学会等名
      日本地質学会第120年学術大会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市青葉区)
    • 年月日
      2013-09-15
  • [学会発表] 炭質物結晶化度が安定状態に達するタイムスケールと温度の検証 : 広域変成帯, 接触変成帯, 断層帯の例2013

    • 著者名/発表者名
      纐纈佑衣, 森宏, 森なつみ, 梅田隼人, ウォリス サイモン, 榎並正樹
    • 学会等名
      日本地質学会第120年学術大会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市青葉区)
    • 年月日
      2013-09-15
  • [学会発表] Investigation of residual pressure of quartz inclusion in garnet host2013

    • 著者名/発表者名
      Yui Kouketsu, Masaki Enami, Tadao Nishiyama, Takeshi Ikeda, Hiroyuki Kagi
    • 学会等名
      10th International Eclogite Conference
    • 発表場所
      Courmayeur, Italy
    • 年月日
      2013-09-06
  • [学会発表] Composite metamorphic history recorded in garnet of Sambagawa metapelites in the Besshi region, central Shikoku, Japan2013

    • 著者名/発表者名
      Yui Kouketsu, Masaki Enami
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉市美浜区)
    • 年月日
      2013-05-21
    • 招待講演
  • [備考] 東京大学地殻化学実験施設ホームページ

    • URL

      http://www.eqchem.s.u-tokyo.ac.jp/ronbun/

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公開日: 2015-07-15  

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