鉱物サブミクロン領域の(U-Th)/He年代測定への挑戦

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K13598
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 圦本 尚義 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80191485)
• 研究分担者: 馬上 謙一 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70624758)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 地球化学 / 年代学 / ジルコン / (U-Th)/He / テクトニクス

研究実績の概要

(U-Th)-He系の年代測定法を発展させ新世代の熱年代学の手法を開発し，造山作用や大陸成長に伴い変化する地球表層環境の長期変動の理解に貢献することである。(U-Th)-He系は閉鎖温度が低いため，山脈形成過程のような低温領域の地球史復元に有効な年代測定法である。もし鉱物中のHe濃度のゾーニングが測定できるようになれば，その鉱物が辿った熱履歴を完全に復元する道が拓かれる。しかしながら，Heの局所分析は，現在のところ，最高で数十μm領域に限られていて，α粒子リコイル損失の飛程を超えられていない。本研究では，独自に開発している新原理で動作する質量分析計LIMASを改良することにより，鉱物のサブミクロン領域における（U-Th）He系のその場年代測定に挑戦する。本年度は以下の研究成果が得られた．
1. サンプルチャンバーのビューポートを真空二重構造に工作した．
2. ビューポートガラス間の中間空間をターボポンプにより高真空に保つ機構を製作した．
3. 4He信号のブランク値と中間空間の真空度との相関を測定したが，直接の相関を認めることができなかった．
4. 一次イオンカラムの収差補正機構部の高電圧導入用のフィードスルーに微小の真空リークがあることを見出し，フィードスルーに追加工を行うことにより真空リークをストップした．その結果，4He信号のブランク値を約１桁減少させることに成功した．
5. U, Th濃度と形成年代が既知のジルコン結晶標準物質#91500を用いて4Heを検出できた．そのヘリウム濃度は，U-Th-He法の関係式から推定した場合，脱ガスしていないと仮定すると約55 ppmであった．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度に計画していた基礎実験をほぼ予定通り実行できたため．

今後の研究の推進方策

1.ジルコンの4He濃度を，サブミクロンの分解能で測定する測定法を開発する．定量補正にはHeを既知量イオン注入したジルコン単結晶を用いる．
2.ジルコン中のHe拡散実験を行い，拡散の温度依存性の決定を開始する．
3.オーストラリアジャックヒル地域のジルコン結晶の測定を開始し，冥王代・大古代ジルコンの熱年代学を開始する．
4.鉱物中の成長中心から表面までのHe,U,Thの濃度プロファイルを解析することにより鉱物１粒から熱履歴を求める．

研究成果

• [雑誌論文] New constraints on upper mantle creep mechanism inferred from silicon grain-boundary diffusion rates. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fei, H., Koizumi, S., Sakamoto, N., Hashiguchi, M., Yurimoto, H., Marquardt, K., Miyajima, N., Yamazaki, D. and Katsura, T.
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett. 巻: 433 ページ: 350-359
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2015.11.014
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] P-O-rich sulfide phase in CM chondrites: Constraints on its origin on the CM parent body. (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhang, A. -C., Itoh, S., Yurimoto, H., Hsu, W. -B., Wang, R. -C. and Taylor, L. A.
  • 雑誌名: Meteorit. Planet. Sci. 巻: 51 ページ: 56-69
  • DOI: 10.1111/maps.12583
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mineralogical anatomy and implications of a Ti-Sc-rich ultrarefractory inclusion from Sayh al Uhaymir 290 CH3 chondrite. (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhang, A.-C., Ma, C., Sakamoto, N., Wang, R.-C., Hsu, W.-B. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Geochim. Cosmochim. Acta 巻: 163 ページ: 27-39
  • DOI: 10.1016/j.gca.2015.04.052
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Deuterium- and 15N-signatures of organic globules in Murchison and Northwest Africa 801 meteorites. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hashiguchi, M., Kobayashi, S. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Geochem. J. 巻: 49 ページ: 377-391
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0363
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of large and homogeneous single crystals of water-bearing minerals by slow cooling at deep-mantle pressures. (2015)
  • 著者名/発表者名: Okuchi, T., Purevjav, N., Tomioka, N., Lin, J.-F., Kuribayashi, T., Schoneveld, L., Hwang, H., Sakamoto, N., Kawasaki, N. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 100 ページ: 1483-1492
  • DOI: 10.2138/am-2015-5237
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 26Al-26Mg chronology and oxygen isotope distributions of multiple melting for a Type C CAI from Allende. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, N., Kato, C., Itoh, S., Wakaki, S., Ito, M. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Geochim. Cosmochim. Acta 巻: 169 ページ: 99-114
  • DOI: 10.1016/j.gca.2015.07.037
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Depth profiling analysis of solar wind helium collected in diamond-like carbon film from Genesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Bajo, K., Olinger, C. T., Jurewicz, A. J. G., Burnett, D. S., Sakaguchi, I., Suzuki, T., Itose, S., Ishihara, M., Uchino, K., Wieler, R. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Geochem. J. 巻: 49 ページ: 559-566
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0385
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrogen self-diffusivity in single crystal ringwoodite: Implications for water content and distribution in the mantle transition zone. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sun, W., Yoshino, T., Sakamoto, N. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 42 ページ: 6582-6589
  • DOI: 10.1002/2015GL064486
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A possible new Al-bearing hydrous Mg-silicate (23 angstrom phase) in the deep upper mantle. (2015)
  • 著者名/発表者名: Cai, N., Inoue, T., Fujino, K., Ohfuji, H. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 100 ページ: 2330-2335
  • DOI: 10.2138/am-2015-5148
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative compressibility of hydrous wadsleyite and ringwoodite: Effect of H2O and implications for detecting water in the transition zone. (2015)
  • 著者名/発表者名: Chang, Y.-Y., Jacobsen, S.D., Bina, C.R., Thomas, S.-M., Smyth, J.R., Frost, D.J., Ballaran, T.B., McCammon, C.A., Hauri, E.H., Inoue, T., Yurimoto, H., Meng, Y. and Dera, P.
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Solid Earth 巻: 120 ページ: 8259-8280
  • DOI: 10.1002/2015JB012123
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Volatile Content of the Lunar Magma Ocean: Constraints from KREEP Basalts 15382 and 15386. (2016)
  • 著者名/発表者名: Greenwood, J. P.; Sakamoto, N.; Itoh, S.; Singer, J. A.; Warren, P. H.; Yurimoto, H
  • 学会等名: 47th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: ウッドランド（アメリカ）
  • 年月日: 2016-03-21 – 2016-03-25
  • 国際学会
• [学会発表] Oxygen Isotope Variation with Crystal Growth Observed in Allende Coarse-Grained Type B CAI TS34 ― Revisited. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, N.; Yurimoto, H.; Simon, S. B.; Grossman, L.
  • 学会等名: 47th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: ウッドランド（アメリカ）
  • 年月日: 2016-03-21 – 2016-03-25
  • 国際学会
• [学会発表] Photochemistry in Molecular Cloud and Protoplanetary Disk: Evolution of Ice and Organic Residues Through Warming and UV-Irradiation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Piani, L.; Tachibana, S.; Hama, T.; Sugawara, I.; Oba, Y.; Tanaka, H.; Kimura, Y.; Miyake, A.; Matsuno, J.; Tsuchiyama, A.; Yurimoto, H.; Kouchi, A.
  • 学会等名: 47th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: ウッドランド（アメリカ）
  • 年月日: 2016-03-21 – 2016-03-25
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrogen Isotopic Evolution of Water and Organic Compounds on Chondritic Asteroids. (2016)
  • 著者名/発表者名: Piani, L.; Remusat, L.; Robert, F.; Yurimoto, H.
  • 学会等名: 47th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: ウッドランド（アメリカ）
  • 年月日: 2016-03-21 – 2016-03-25
  • 国際学会
• [学会発表] Current Status and Future Prospects of JAXA's Astromaterials Science Research Group. (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe, M.; Okada, T.; Yada, T.; Uesugi, M.; Karouji, Y.; Nakato, A.; Hashiguchi, M.; Matsumoto, T.; Nshimura, M.; Kumagai, K.; Matsui, S.; Nakauchi, Y.; Yurimoto, H.
  • 学会等名: 47th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: ウッドランド（アメリカ）
  • 年月日: 2016-03-21 – 2016-03-25
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrogen Isotopic Compositions and Chemical Structures of Organic Materials in Northwest Africa 801 CR2 Chondrite: Implications for Metamorphism Histories of Extraterrestrial Organic Materials. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hashiguchi, M.; Yurimoto, H.
  • 学会等名: 47th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: ウッドランド（アメリカ）
  • 年月日: 2016-03-21 – 2016-03-25
  • 国際学会
• [学会発表] LIMAS: Tunnel-Ionization Time-of-Flight Sputtered Neutral Mass Spectrometer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto, H.
  • 学会等名: The Solar-System symposium in Sapporo (3S 2016)
  • 発表場所: ルスツリゾート（北海道虻田郡）
  • 年月日: 2016-02-17 – 2016-02-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Micro distribution of solar wind helium on Itokawa particles. (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Bajo, I. Sakaguchi, T. Suzuki, S. Itose, M. Matsuya, M. Ishihara,K. Uchino and H. Yurimoto
  • 学会等名: HAYABUSA2015: 3rd Symposium of Solar System Materials
  • 発表場所: JAXA（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2015-11-18 – 2015-11-20
  • 国際学会
• [学会発表] Data Acquisition Electronic System for Time-of-Flight Sputtered Neutral Mass Spectrometer. (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Bajo, O. Fujioka, S. Itose, M. Ishihara, K. Uchino and H. Yurimoto
  • 学会等名: 10th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '15
  • 発表場所: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • 年月日: 2015-10-25 – 2015-10-30
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation for Multi-Turn Time of Flight Mass Spectrum of Laser Ionization Mass NanoScope (LIMAS). (2015)
  • 著者名/発表者名: A.Tonotani, K. Bajo, S. Itose, M. Ishihara, K. Uchino and H. Yurimoto
  • 学会等名: 10th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '15
  • 発表場所: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • 年月日: 2015-10-25 – 2015-10-30
  • 国際学会
• [学会発表] Quantitative Analysis of Helium by Post Ionization Method using Femto-Second Laser Technique. (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Yurimoto, K. Bajo, I. Sakaguchi, T.T. Suzuki, S. Itose, K. Uchino and M. Ishihara
  • 学会等名: 10th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '15
  • 発表場所: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • 年月日: 2015-10-25 – 2015-10-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High Spatial Resolution Helium Isotope Imaging with LIMAS (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Bajo, S. Itose, M. Matsuya, M. Ishihara, K. Uchino, I. Sakaguchi and H. Yurimoto
  • 学会等名: 10th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '15
  • 発表場所: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • 年月日: 2015-10-25 – 2015-10-30
  • 国際学会
• [学会発表] Concentration Dependence of Water Diffusion in Silica Glass at 50 Bar H2O Pressure. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuroda M, Tachibana S, Okumura S, Nakamura M, Sakamoto N & Yurimoto H
  • 学会等名: Goldschmidt2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2015-08-16 – 2015-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] The Stability and Water Solubility of Possible Al-Bearing High Pressure Hydrous and Nominally Anhydrous Minerals in the Mantle. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue T, Kakizawa S, Cai N, Fujino K, Kuribayashi T, Nagase T, Gre´aux S, Higo Y, Sakamoto N & Yurimoto H
  • 学会等名: Goldschmidt2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2015-08-16 – 2015-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Water Solubility of Al-Bearing Bridgmanite at the Lower Mantle Condition. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa S, Inoue T & Yurimoto H
  • 学会等名: Goldschmidt2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2015-08-16 – 2015-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] The Peritectic Reaction of Olivine to Orthopyroxene in Natural Silicates. (2015)
  • 著者名/発表者名: Zellmer GF, Sakamoto N, Matsuda N, Moebis A, Iizuka Y & Yurimoto H
  • 学会等名: Goldschmidt2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2015-08-16 – 2015-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] High Chlorine of KREEP: Implications for the Volatile Content of the Moon. (2015)
  • 著者名/発表者名: Greenwood J, Sakamoto N, Itoh S, Singer J, Warren P & Yurimoto H
  • 学会等名: Goldschmidt2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2015-08-16 – 2015-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Depth Distribution of Solar Wind He Implanted into NASA Genesis Targets. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto H, Bajo K, Olinger CT, Jurewicz AJG, Burnett DS, Sakaguchi I, Suzuki TT, Itose S, Ishihara M, Uchino K & Wieler R
  • 学会等名: Goldschmidt2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2015-08-16 – 2015-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Evolution of Organic Molecules in Space: From Ice Deposition to Organic Residues. (2015)
  • 著者名/発表者名: Piani L, Tachibana S, Hama T, Kimura Y, Endo Y, Fujita K, Nakatsubo S, Fukushi H, Mori S, Chigai T, Yurimoto H & Kouchi A
  • 学会等名: Goldschmidt2015
  • 発表場所: プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2015-08-16 – 2015-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Early Disk Dynamics Inferred from Isotope Systematics of Individual Chondrules. (2015)
  • 著者名/発表者名: Bollard J. Kawasaki N. Sakamoto N. Larsen K. Wielandt D. Schiller M. Connelly J. N. Yurimoto H. Bizzarro M.
  • 学会等名: 78th Annual Meeting of the Meteoritical Society
  • 発表場所: バークレー（アメリカ）
  • 年月日: 2015-07-27 – 2015-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] Formation Period for a Fluffy Type A CAI from Vigarano. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki N. Sakamoto N. Yurimoto H.
  • 学会等名: 78th Annual Meeting of the Meteoritical Society
  • 発表場所: バークレー（アメリカ）
  • 年月日: 2015-07-27 – 2015-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] Microdistribution of Solar Wind Helium on Itokawa Particle Surfaces. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto H. Bajo K. Sakaguchi I. Suzuki T. T. Itose S. Matsuya M. Ishihara M. Uchino K.
  • 学会等名: 78th Annual Meeting of the Meteoritical Society
  • 発表場所: バークレー（アメリカ）
  • 年月日: 2015-07-27 – 2015-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] Photochemistry in Molecular Clouds: Structure and Physical Properties of Organic Residues and Ice and Sublimation of Volatile Molecules. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S. Piani L. Dessimoulie L. Hama T. Kimura Y. Endo Y. Fujita K. Nakatsubo S. Fukushi H. Mori S. Chigai T. Yurimoto H. Kouchi A.
  • 学会等名: 78th Annual Meeting of the Meteoritical Society
  • 発表場所: バークレー（アメリカ）
  • 年月日: 2015-07-27 – 2015-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] トンネルイオン化SNMS装置（LIMAS）の飛行時間型質量分析計の評価. (2015)
  • 著者名/発表者名: 殿谷 梓, 馬上 謙一, 圦本 尚義
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 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 – 2015-05-28
• [学会発表] We are always on the frontier! (2015)
  • 著者名/発表者名: 圦本 尚義
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 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 – 2015-05-28
  • 招待講演
• [学会発表] Vigarano隕石産Type B1 CAIの酸素同位体分布. (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本 淳博, 川崎 教行, 坂本 直哉, 圦本 尚義
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 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 – 2015-05-28
• [学会発表] アエンデ隕石Type C CAIの酸素同位体分布と加熱溶融のAl-Mg年代. (2015)
  • 著者名/発表者名: 川崎 教行, 加藤 千図, 伊藤 正一, 若木 重行, 伊藤 元雄, 圦本 尚義
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 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 – 2015-05-28
• [学会発表] Evolution of organic molecules in space: characteristics and properties of experimental organic residues. (2015)
  • 著者名/発表者名: Laurette PIANI, Shogo TACHIBANA, Tetsuya HAMA, Yuki KIMURA, Y. ENDO, K. FUJITA, S. NAKATSUBO, H. FUKUSHI, S. MORI, T. CHIGAI, Hisayoshi YURIMOTO, Akira KOUCHI
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 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 – 2015-05-28
• [学会発表] D/H exchange in wadsleyite and ringwoodite: Implications for electrical conductivity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Wei SUN, Takashi YOSHINO, Naoya SAKAMOTO, Hisayoshi YURIMOTO
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 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 – 2015-05-28
• [学会発表] Si and O self-diffusion in stishovite. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fang XU, Daisuke YAMAZAKI, Naoya SAKAMOTO, Hisayoshi YURIMOTO
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 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 – 2015-05-28
• [学会発表] Concentration dependence of water diffusion in silica glass at water pressure of 50 bar. (2015)
  • 著者名/発表者名: 黒田 みなみ, 橘 省吾, 奥村 聡, 中村 美千彦, 坂本 直哉, 圦本 尚義
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 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 – 2015-05-28
• [学会発表] Recent progress for stability and water solubility of hydrous and nominally anhydrous minerals in the mantle. (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上 徹, 柿澤 翔, 蔡 閙, 藤野 清志, 栗林 貴弘, 長瀬 敏郎, Steeve Greaux, 肥後 祐司, 坂本 直哉, 圦本 尚義
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • 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 – 2015-05-28
• [備考] 北海道大学大学院理学研究院圦本研究室ホームページ
  • URL: http://vigarano.ep.sci.hokudai.ac.jp/