鉱物サブミクロン領域の(U-Th)/He年代測定への挑戦

2016 年度 実績報告書

• 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, 理学研究院, 教授 (80191485)
• 研究分担者: 馬上 謙一 北海道大学, 理学研究院, 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.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した．定量補正にはHeを既知量イオン注入したシリコン単結晶を用いた．
2.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した．
3.鉱物中の成長中心から表面までのHeの濃度プロファイルを解析した．ジャックヒル地域ジルコン単結晶（粒径~100μm）中の4Heの濃度を5μmの空間分解能で分析することに成功し，その濃度は~10ppmであることを決定した．また，結晶全域にわたりほぼ均一に分布していた．結晶のリムにはリコイルロスによるHe濃度の減少が見られるはずであるが顕著な減少を検出することができなかった．このことは，最近までHeの拡散が起こっていたかもしれないことを示唆している．この点は，鉱物１粒から熱履歴を求める熱年代学を構築できる要素となり得るので，引き続き解析を続ける．

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] Sound velocities of aluminum‐bearing stishovite in the mantle transition zone (2016)
  • 著者名/発表者名: Greaux, S., Kono, Y., Wang, Y., Yamada, A., Zhou, C., Jing, Z., Inoue, T., Higo, Y., Irifune, T., Sakamoto, N. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 43 ページ: 4239-4246
  • DOI: 10.1002/2016GL068377
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-pressure minerals in eucrite suggest a small source crater on Vesta. (2016)
  • 著者名/発表者名: Pang, R.-L., Zhang, A.-C., Wang, S.-Z., Wang, R.-C. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Geochim. Cosmochim. Acta 巻: 6 ページ: 26063
  • DOI: 10.1016/j.gca.2016.01.005
  • 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] On progress and rate of the peritectic reaction Fo + SiO2 → En in natural andesitic arc magmas. (2016)
  • 著者名/発表者名: Zellmer, G.F., Sakamoto, N., Matsuda, N., Iizuka, Y., Moebis, A. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Geochim. Cosmochim. Acta 巻: 185 ページ: 383-393
  • DOI: 10.1016/j.gca.2016.01.005
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inferring the effects of compositional boundary layers on crystal nucleation, growth textures, and mineral chemistry in natural volcanic tephras through submicron-resolution imaging. (2016)
  • 著者名/発表者名: Zellmer, G. F., Sakamoto, N., Hwang, S., Matsuda, N., Iizuka, Y., Moebis, A. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 4 ページ: 88
  • DOI: 10.3389/feart.2016.00088
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Young asteroidal fluid activity revealed by absolute age from apatite in carbonaceous chondrite. (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhang, A.-C., Li, Q.-L., Yurimoto, H., Sakamoto, N., Li, X.-H., Hu, S., Lin, Y.-T. and Wang, R.-C.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 ページ: 12844
  • DOI: 10.1038/ncomms12844
  • 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] Localization of minodronate in mouse femora through isotope microscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hongo, H., Sasaki, M., Kobayashi, S., Hasegawa, T., Yamamoto, T., Tsuboi, K., Tsuchiya, E., Nagai, T., Khadiza, N., Abe, M., Kudo, A., Oda, K., Henrique Luiz de Freitas, P., Li, M., Yurimoto, H. and Amizuka, N.
  • 雑誌名: Journal of Histochemistry & Cytochemistry 巻: 64 ページ: 601-622
  • DOI: 10.1369/0022155416665577
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of multi-turn time-of-flight mass spectrum of laser ionization mass nanoscope. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tonotani, A., Bajo, K.-i., Itose, S., Ishihara, M., Uchino, K. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Surf. Interface Anal. 巻: 48 ページ: 1122-1126
  • DOI: 10.1002/sia.6112
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High spatial resolution imaging of helium isotope by TOF-SNMS. (2016)
  • 著者名/発表者名: Bajo, K.-i., Itose, S., Matsuya, M., Ishihara, M., Uchino, K., Kudo, M., Sakaguchi, I. and Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Surf. Interface Anal. 巻: 48 ページ: 1190-1193
  • DOI: 10.1002/sia.6085
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantitative analysis of helium by post-ionization method using femtosecond laser technique. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto, H., Bajo, K.-i., Sakaguchi, I., Suzuki, T. T., Jurewicz, A. J. G., Itose, S., Uchino, K. and Ishihara, M.
  • 雑誌名: Surf. Interface Anal. 巻: 48 ページ: 1181-1184
  • DOI: 10.1002/sia.6119
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 「はやぶさ」サンプルの 初期分析から国際AOに基づく科学成果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 圦本尚義
  • 学会等名: 宇宙科学談話会
  • 発表場所: JAXA（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-15
  • 招待講演
• [学会発表] 単純なメカニズムにより支配されている軽元素の同位体比の惑星間の大きな違い (2017)
  • 著者名/発表者名: 圦本尚義
  • 学会等名: ダスト形成から惑星の多様性へ ー宇宙の物質進化における物理と化学のカップリングー
  • 発表場所: 東京大学大学院理学系研究科（東京都文京区）
  • 年月日: 2017-03-08 – 2017-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] 産学協同に向けたJAXAの宇宙物質分析体制の強化と先端機器開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 圦本尚義
  • 学会等名: マイクロビームアナリシス第141委員会第167回研究会
  • 発表場所: JAXA（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2017-02-01 – 2017-02-02
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of planet-forming components in the first one million year of the protoplanetary disk (2016)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto, H.
  • 学会等名: ELSI Workshop Before the Moon
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-11-07 – 2016-11-10
  • 招待講演
• [学会発表] 隕石中のプレソーラー粒子と個人的研究展望 (2016)
  • 著者名/発表者名: 圦本尚義
  • 学会等名: プレソーラー粒子から探る星間ダストの進化と太陽系の起源
  • 発表場所: 国立天文台（東京都三鷹市）
  • 年月日: 2016-09-26 – 2016-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] はやぶさ２とキュレーション体制＆その後 (2016)
  • 著者名/発表者名: 圦本尚義
  • 学会等名: 2016年度 日本地球化学会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Why do we want to invent novel analyzers beyond state-of-the-art spectrometer? (2016)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto, H.
  • 学会等名: 2016年度 日本地球化学会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] JAXA Astromaterials Research Group -Past, Present, and Future Plan- (2016)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto, H.
  • 学会等名: International Workshop:Planetary Science and Space Exploration
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-07-04 – 2016-07-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Deuterium- and 15N-Signatures of Organic Globules in Murchison and Northwest Africa 801 Meteorites (2016)
  • 著者名/発表者名: Hashiguchi M, Kobayashi S & Yurimoto H
  • 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 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation for Multi-Turn Time of Flight Mass Spectrum of Laser Ionization Mass Nanoscope (2016)
  • 著者名/発表者名: Tonotani A, Bajo K, Itose S, Ishihara M, Uchino K & Yurimoto H
  • 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 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrogen Isotopic Evolution of Water and Organic Compounds on Carbon-Rich Asteroids (2016)
  • 著者名/発表者名: Piani L, Remusat L, Robert F & Yurimoto H
  • 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 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrous Bridgmanite: Possible Water Reservior in the Lower Mantle (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue T, Kakizawa S, Fujino K, Kuribayashi T, Nagase T, Greaux S, Higo Y, Sakamoto N, Yurimoto H, Hattori T & Sano A
  • 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 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Early Cometary Delivery of Water to the Inner Solar System: Clues from the Moon and Mars (2016)
  • 著者名/発表者名: Greenwood J, Itoh S, Sakamoto N & Yurimoto H
  • 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 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Melting of an Allende Type B1 CAI in 16O-Rich Nebular Gas (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki N, Simon SB, Grossman L & Yurimoto H
  • 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 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Origin of Extremely Deutrium-Rich Isotopic Compositions of Phosphates from LL4-6 Ordinary Chondrites (2016)
  • 著者名/発表者名: Itoh S, Higashi Y, Hashiguchi M, Sakaguchi I, Yanai K, Russell S, Greenwood J, Sakata S, Hirata T & Yurimoto H
  • 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 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Micro-Distribution of Solar Wind Helium Implanted to Itokawa Particle (2016)
  • 著者名/発表者名: Bajo K, Sakaguchi I, Suzuki T, Itose S, Matsuya M, Ishihara M, Uchino K & Yurimoto H
  • 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 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] H-D Inter-Diffusion in Olivine: Implications for Hydrogen Migration Mechanism in the Upper Mantle (2016)
  • 著者名/発表者名: Sun W, Yoshino T, Sakamoto N & Yurimoto H
  • 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 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] LIMAS: Tunnel-ionization time-of-flight sputtered neutral mass spectrometer for astromaterials. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto, H.
  • 学会等名: 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos (NIC-XIV)
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-06-19 – 2016-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] Curation works for the Hayabusa samples and development for Hayabusa2 sample curation facility. (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢田 達、安部 正真、岡田 達明、圦本 尚義、上椙 真之、唐牛 譲、中藤 亜衣子、橋口 未奈子、松本 徹、西村 征洋、熊谷 和也、松井 重雄、藤本 正樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] H-D inter-diffusion in Fe-free wadsleyite: implication for multiple hydrogen mechanism. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wei Sun、Takashi Yoshino、Naoya Sakamoto、Hisayoshi Yurimoto
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] レーザーイオン化ナノ質量分析計(LIMAS)の多重周回飛行時間型質量分析計の評価. (2016)
  • 著者名/発表者名: 殿谷 梓、馬上 謙一、糸瀬 悟、石原 盛男、内野 喜一郎、圦本 尚義
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] ε鉄の自己拡散に関する予備的結果. (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎 大輔、坂本 直哉、圦本 尚義
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] ヴィガラノ隕石fluffy Type A CAIに記録された初期太陽系円盤の酸素同位体組成変化のAl-Mg年代学. (2016)
  • 著者名/発表者名: 川崎 教行、伊藤 正一、坂本 直哉、圦本 尚義
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] NWA 801 CR2隕石中の有機物粒子の水素同位体組成とラマンスペクトル. (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋口 未奈子、小林 幸雄、圦本 尚義
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] 同位体ナノスコープを用いたジルコン中放射壊変起源ヘリウム分析法の開発. (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉成 耕一、馬上 謙一、圦本 尚義
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] 低温光化学反応による分子雲での有機物形成・進化. (2016)
  • 著者名/発表者名: Piani Laurette、橘 省吾、羽馬 哲也、菅原 いよ、大場 康弘、田中 秀和、木村 勇気、三宅 亮、松野 淳也、土山 明、圦本 尚義、香内 晃
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] Redox dehydration melting of mantle transition zone deduced from the H2O storage capacity. (2016)
  • 著者名/発表者名: 芳野 極、櫻井 萌、坂本 直哉、圦本 尚義
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [学会発表] Hydrous bridgmanite: Water storage capacity in the lower mantle. (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上 徹、柿澤 翔、藤野 清志、栗林 貴弘、長瀬 敏郎、Greaux Steeve、肥後 祐司、坂本 直哉、圦本 尚義、服部 高典、佐野 亜沙美
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-26
• [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/