高解像度炭酸塩分析による巨大噴火・物質循環・表層環境変動の時系列復元

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H00777
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐野 有司 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (50162524)
• 研究分担者: 白井 厚太朗 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70463908) ; 鹿児島 渉悟 富山大学, 学術研究部理学系, 特命助教 (70772284) ; 高畑 直人 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (90345059)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 火山活動 / 炭酸塩 / 地球化学 / 質量分析

研究実績の概要

本研究では過去の火山噴火の影響を受けていると思われる古環境試料を用いて、その年代測定と元素・同位体分析とを組み合わせることで、過去の巨大噴火の記録を復元することを目的とする。そのために、鍾乳石やサンゴ骨格といった炭酸塩試料の年代を精密に決定するとともに、二次イオン質量分析計(NanoSIMS)で高解像度の微量元素分析を行ない、過去の噴火イベントの痕跡を検出することを目指している。LA-ICP-MSやLA-LIBSを用いれば、試料中の微量元素の分布を簡易かつ迅速に知ることができ、NanoSIMSと組み合わせることで多様な元素・同位体を効率的に測定することが可能と期待される。
今年度は、これまでに分析した鍾乳石試料でLA-ICP-MS分析で見つかったマンガンが濃集された層を中心に、NanoSIMSを用いて高解像度の分析を行った。マンガンなどの金属元素の他にハロゲン元素にも着目して分析したが、目立った異常は見つけられなかった。ただし所々に周期的な変動が見られ、その部分を中心により高解像度の分析を行い、その結果について検討した。また、鍾乳石に適用可能なU-Th-He年代測定法に挑戦するため、LIBSと希ガス質量分析計を結合した分析システムを開発し、分析法の評価を行った。
また、現在の火山活動による物質循環・表層環境への影響を調べるために、富山県の立山などにおける観測を実施した。遊離ガス試料等を採取し、化学組成やヘリウムなどの希ガス・炭素・窒素等の同位体を分析し、火山活動の評価を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Magmatic fluids play a role in the development of active gas chimneys and massive gas hydrates in the Japan Sea (2020)
  • 著者名/発表者名: Snyder Glen T.、Sano Yuji、Takahata Naoto、Matsumoto Ryo、Kakizaki Yoshihiro、Tomaru Hitoshi
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 535 ページ: 119462～119462
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2020.119462
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrogen and noble gas isotopic compositions of mantle xenoliths from Far Eastern Russia: Implications for nitrogen isotopic characteristics of mantle wedge fluid (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto J.、Takahata N.、Sano Y.、Yanagita M.、Arai S.、Prikhod'ko V.S.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 534 ページ: 116109～116109
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116109
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence in the Japan Sea of microdolomite mineralization within gas hydrate microbiomes (2020)
  • 著者名/発表者名: Snyder Glen T.、Matsumoto Ryo、Suzuki Yohey、Kouduka Mariko、Kakizaki Yoshihiro、Zhang Naizhong、Tomaru Hitoshi、Sano Yuji、Takahata Naoto、Tanaka Kentaro、Bowden Stephen A.、Imajo Takumi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 1876
  • DOI: 10.1038/s41598-020-58723-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High nitrogen solubility in stishovite (SiO2) under lower mantle conditions (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama Ko、Kagi Hiroyuki、Inoue Toru、Kakizawa Sho、Shinmei Toru、Hishita Shunichi、Takahata Naoto、Sano Yuji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 10897
  • DOI: 10.1038/s41598-020-67621-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Displaced cratonic mantle concentrates deep carbon during continental rifting (2020)
  • 著者名/発表者名: Muirhead James D.、Fischer Tobias P.、Oliva Sarah J.、Laizer Amani、van Wijk Jolante、Currie Claire A.、Lee Hyunwoo、Judd Emily J.、Kazimoto Emmanuel、Sano Yuji、Takahata Naoto、Tiberi Christel、Foley Stephen F.、Dufek Josef、Reiss Miriam C.、Ebinger Cynthia J.
  • 雑誌名: Nature 巻: 582 ページ: 67～72
  • DOI: 10.1038/s41586-020-2328-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mantle-Derived Helium Emission near the Pohang EGS Site, South Korea: Implications for Active Fault Distribution (2020)
  • 著者名/発表者名: Kim Heejun、Lee Hyunwoo、Lee Jaemin、Lee Hyun A.、Woo Nam Chil、Lee Youn-Soo、Kagoshima Takanori、Takahata Naoto、Sano Yuji
  • 雑誌名: Geofluids 巻: 2020 ページ: 1～14
  • DOI: 10.1155/2020/2359740
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Helium Isotopic Signature of a Plate Boundary Suture in an Active Arc-Continent Collision (2020)
  • 著者名/発表者名: Chen Ai-Ti、Sano Yuji、Byrne Timothy B.、Takahata Naoto、Yang Tsanyao Frank、Wang Yunshuen、Shen Chuan-Chou
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 4 ページ: 1237～1246
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.0c00038
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In-situ U-Pb dating of monazite, xenotime, and zircon from the Lantian black shales: Time constraints on provenances, deposition and fluid flow events (2020)
  • 著者名/発表者名: Liu Yung-Hsin、Lee Der-Chuen、You Chen-Feng、Takahata Naoto、Iizuka Yoshiyuki、Sano Yuji、Zhou Chuanming
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 349 ページ: 105528～105528
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2019.105528
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] NanoSIMS U-Pb dating of fossil-associated apatite crystals from Ediacaran (~570 Ma) Doushantuo Formation (2020)
  • 著者名/発表者名: Chung Chuan-Hsing、You Chen-Feng、Schopf James William、Takahata Naoto、Sano Yuji
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 349 ページ: 105564～105564
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2019.105564
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Annual shell growth patterns of three venerid bivalve mollusk species in the subtropical northwestern Pacific as revealed by sclerochronological and stable oxygen isotope analyses (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanabe Kazushige、Miyaji Tsuzumi、Murakami-Sugihara Naoko、Shirai Kotaro、Moriya Kazuyoshi
  • 雑誌名: Marine Biology 巻: 167 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1007/s00227-019-3637-7
  • 査読あり
• [学会発表] カナダ・ラブラドール地方の堆積岩の年代測定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 須藤克誉, 鹿児島渉悟, 高畑直人, 佐野有司, 澤木佑介, 小宮剛, David Bekaert, Michael Broadley, Bernard Marty
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020