ジルコンの多種同位体分析による地殻形成プロセスの解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02976
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 外田 智千 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (60370095)
• 研究分担者: 堀江 憲路 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (00571093) ; 日高 洋 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (10208770) ; 木村 純一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), シニアスタッフ (30241730) ; 谷 健一郎 独立行政法人国立科学博物館, 地学研究部, 研究主幹 (70359206)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 地殻進化

研究実績の概要

多種同位体分析のための二次イオン質量分析計の調整と基礎実験を続けた。南極大陸に岩石試料、特に第58次南極観測隊（2017-2018年）で採取された昭和基地周辺（リュツォ・ホルム岩体）からエンダビーランド（西レイナー岩体、レイナー岩体、ナピア岩体）岩石試料の解析を進めた。リュツォ・ホルム岩体からこれまでに公表されている年代データをコンパイルして、地質ユニット区分の再検討をおこなった。また、ナピア岩体Harvey Nunatakから採取された斜方輝石片麻岩中のジルコンが、リチウムやウランに極端に富むことを見出し、その成因を解明すべくSHRIMPによる高精度酸素同位体分析を行った。高リチウム含有量のジルコンのリチウム同位体分析法を確立し、比較的大きな同位体分別が生じていることが明らかとなった。
また、飛騨帯神岡地域をテストケースとして、ジルコン多種同位体分析手法の迅速化を行い、南極試料への適用準備を進めた。
上記以外の様々な地質試料を対象としてジルコンのU-Pb年代、酸素同位体分析を重点的にすすめて、多種同位体地球化学データを用いた太古代から原生代にかけての地殻進化過程の検討をおこなうとともに、SHRIMPを用いた微小領域ストロンチウム同位体分析手法の開発をすすめた。
得られた成果を、JpGU Meeting 2019、International Symposium of Antarctic Earth Sciences、International Goldschmidt Conference、日本鉱物科学会、日本地質学会、International Conference on Gondwana to Asia、極域科学シンポジウム等で発表した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

平成３０年度は、研究遂行の基幹となる二次イオン質量分析が、機器の故障や予測していたよりも分析精度が上がらなかったために、平成３０年度補助金の一部を平成３１年／令和元年度に繰り越して、研究計画の推進と並行して二次イオン質量分析計の真空系の改修を実施し、必要な分析精度・確度を得るための調整をおこなうことになったため。

今後の研究の推進方策

研究遂行の基幹となる二次イオン質量分析装置の精度を上げるために必要な試験を実施し、分析精度・確度の保証を得る。その上で、昨年度に引き続き多種同位体分析のための基礎解析と分析試料調整をおこなう。
南極大陸に産する太古代、原生代、古生代初期の各変成岩試料を対象として、U-Pb年代測定、希土類元素分析、微量元素存在度分析、高精度酸素-リチウム同位体分析に加えて、Hf同位体分析、ならびに表面電離型質量分析計を用いたジルコンのNd同位体分析を実施する。酸素同位体と水酸基イオンの同時分析手法を確立する。得られたデータを検証し、希土類元素データや水酸基の定量情報による後からのイベントによる改変の影響評価、酸素同位体分析データによる年代値のフィルタリングなど、年代値とイベントを照合するための総合的な解析をおこない、一連の手法を確立する。
成果をとりまとめて、国際学会等で発表し、学術論文として公表する。

研究成果

• [雑誌論文] Refining the eruptive history of Ulleungdo and Changbaishan volcanoes (East Asia) over the last 86 kyrs using distal sedimentary records (2020)
  • 著者名/発表者名: McLean Danielle、Albert Paul G.、Suzuki Takehiko、Nakagawa Takeshi、Kimura Jun-Ichi、Chang Qing、MacLeod Alison、Blockley Simon、Staff Richard A.、Yamada Keitaro、Kitaba Ikuko、Haraguchi Tsuyoshi、Kitagawa Junko、Smith Victoria C.
  • 雑誌名: Journal of Volcanology and Geothermal Research 巻: 389 ページ: 106669～106669
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2019.106669
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Stenian A-type granitoids in the Namaqua-Natal Belt, southern Africa, Maud Belt, Antarctica and Nampula Terrane, Mozambique: Rodinia and Gondwana amalgamation implications (2019)
  • 著者名/発表者名: Hokada Tomokazu、Grantham Geoffrey H.、Arima Makoto、Saito Satoshi、Shiraishi Kazuyuki、Armstrong Richard A.、Eglington Bruce、Misawa Keiji、Kaiden Hiroshi
  • 雑誌名: Geoscience Frontiers 巻: 10 ページ: 2265～2280
  • DOI: 10.1016/j.gsf.2019.04.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Metamorphic P-T conditions and variation of REE between two garnet generations from granulites in the Sor-Rondane mountains, East Antarctica (2019)
  • 著者名/発表者名: Baba, S., Osanai, Y., Adachi, T., Nakano, N., Hokada, T., Toyoshima, T.
  • 雑誌名: Mineralogy and Petrology 巻: 6 ページ: 821-845
  • DOI: 10.1007/s00710-019-00680-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disequilibrium REE compositions of garnet and zircon in migmatites reflecting different growth timings during single metamorphism (Aoyama area, Ryoke belt, Japan) (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawakami Tetsuo、Horie Kenji、Hokada Tomokazu、Hattori Kentaro、Hirata Takafumi
  • 雑誌名: Lithos 巻: 338-339 ページ: 189～203
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2019.04.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Felsite/nanogranite inclusions and three Al2SiO5 polymorphs in the same garnet in ultrahigh?temperature granulites from Rundvagshetta, Lutzow-Holm Complex, East Antarctica (2019)
  • 著者名/発表者名: HIROI Yoshikuni、HOKADA Tomokazu、KATO Mutsumi、YANAGI Ayahiko、ADACHI Tatsuro、OSANAI Yasuhito、MOTOYOSHI Yoichi、SHIRAISHI Kazuyuki
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 114 ページ: 60～78
  • DOI: 10.2465/jmps.181118
  • 査読あり
• [雑誌論文] 176Lu-176Hf and 87Rb-87Sr Systematics and Rare Earth Element Abundances of Nine Diogenite Meteorites: Evidence for Their Crystallization from Partial Melts of the Vestan Mantle (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito Takaharu、Hidaka Hiroshi、Lee Seung-Gu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 877 ページ: 73～73
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab1aa5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of U-Pb dating of uraninite using a secondary ion mass spectrometer: Selection of reference material and establishment of calibration method (2019)
  • 著者名/発表者名: Horie Kenji、Hidaka Hiroshi
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 28 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1111/iar.12319
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Archean Victoria Fjord terrane of northernmost Greenland and geodynamic interpretation of Precambrian crust in and surrounding the Arctic Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Nutman Allen P.、Bennett Vickie C.、Hidaka Hiroshi、Henriksen Niels、Ali Sarmad
  • 雑誌名: Journal of Geodynamics 巻: 129 ページ: 3～23
  • DOI: 10.1016/j.jog.2019.03.006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 自然界で生じる核反応がもたらす元素同位体変動に基づく宇宙・地球化学的研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 日高 洋
  • 雑誌名: 地球化学 巻: 53 ページ: 77～90
  • DOI: 10.14934/chikyukagaku.53.77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zircon U-Pb ages of the Ryoke granitoids from the Takanawa Peninsula, northwest Shikoku, southwest Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: SHIMOOKA Kazuya、SAITO Satoshi、TANI Kenichiro
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 114 ページ: 284～289
  • DOI: 10.2465/jmps.190731c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accretion and oxidation of a superfast-spread axial melt lens: TIMS and SIMS zircon analyses of the IODP Hole 1256D gabbros (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayman Nicholas W.、Rioux Matthew、Anma Ryo、Tani Kenichiro、Dunkley Daniel J.、Crowley Jim、Schmitz Mark
  • 雑誌名: Lithos 巻: 348-349 ページ: 105184～105184
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2019.105184
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Petrographic and geochemical characterization of the crustal section of the Pujada Ophiolite, southeastern Mindanao, Philippines: Insights to the tectonic evolution of the northern Molucca Sea Collision Complex (2019)
  • 著者名/発表者名: Olfindo Valerie Shayne V.、Payot Betchaida D.、Valera Gabriel Theophilus V.、Gadot Efren G.、Villaplaza Barbie Ross B.、Tani Kenichiro、Dimalanta Carla B.、Yumul Graciano P.
  • 雑誌名: Journal of Asian Earth Sciences 巻: 184 ページ: 103994～103994
  • DOI: 10.1016/j.jseaes.2019.103994
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Re-examination of metamorphic and geochronologic events in Rayner Complex and Western Rayner Complex in Antarctica (2019)
  • 著者名/発表者名: ?サソHokada, T., Baba, S., Kamei, A., Kitano, I., Horie, K., Motoyoshi, Y., Hiroi, Y., Takehara, M., Shiraishi, K.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2019, Makuhari
  • 国際学会
• [学会発表] Dronning Maud Land - Enderby Land connection: views from metamorphic and geochronologic records in Rayner and Western Rayner Complexes, East Antarctica (2019)
  • 著者名/発表者名: Hokada, T., Horie, K., Baba, S., Kamei, A., Kitano, I., Motoyoshi, Y., Hiroi, Y., Takehara, M., Shiraishi, K.
  • 学会等名: XIII International Symposium on Antarctic Earth Sciences, Incheon
  • 国際学会
• [学会発表] 東南極セール・ロンダーネ山地の泥質片麻岩から見出されたコランダムと石英包有物の産状とその解釈 (2019)
  • 著者名/発表者名: 外田智千, 小山内康人, 中野伸彦, 足立達朗, 豊島剛志, 馬場壮太郎
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2019年年会（福岡）
• [学会発表] 南極セール・ロンダーネ山地の角閃岩相変成作用の再検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 外田智千, 堀江憲路, 小山内康人, 中野伸彦, 足立達朗, 豊島剛志, 馬場壮太郎
  • 学会等名: 日本地質学会第126年学術大会（山口）
• [学会発表] Metamorphic and geochronologic records in Rayner and Western Rayner Complexes, East Antarctica: Implications for Dronning Maud Land (Maud Province) - Enderby Land (Rayner Province) connection (2019)
  • 著者名/発表者名: Hokada, T., Horie, K., Baba, S., Kamei, A., Kitano, I., Motoyoshi, Y., Hiroi, Y., Takehara, M., Shiraishi, K.
  • 学会等名: 16th International Conference on Gondwana to Asia, Kochi
  • 国際学会
• [学会発表] Basement geological research of East Antarctica (2019)
  • 著者名/発表者名: Hokada, T., Horie, K., Motoyoshi, Y., Nogi, Y.
  • 学会等名: The 10th Symposium on Polar Science, Tachikawa
  • 国際学会
• [学会発表] Geologic connection between Dronning Maud Land and Enderby Land (2019)
  • 著者名/発表者名: Hokada, T., Horie, K., Baba, S., Kamei, A., Kitano, I., Motoyoshi, Y., Hiroi, Y., Takehara, M., Shiraishi, K.
  • 学会等名: The 10th Symposium on Polar Science, Tachikawa
  • 国際学会
• [学会発表] Sm isotopic compositions of lunar meteorites (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Hidaka, Kunihiko Nishiizumi, Marc Caffee, Shigekazu Yoneda
  • 学会等名: 82th Annual Meeting of the Meteoritical Society, 2019. Sapporo (Japan)
  • 国際学会
• [学会発表] Cosmic-ray exposure records of lunar meteorites studied from spallogenic and neutron captured products (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Hidaka, Kunihiko Nishiizumi, Marc Caffee, Shigekazu Yoneda
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2019. Barcelona (Spain)
  • 国際学会
• [学会発表] Nuclear reactions induced by cosmic-ray irradiation in space (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Hidaka
  • 学会等名: 2nd International Conference on Radiations and Applications, 2019. Algier (Algeria
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] オクロ天然原子炉の地球化学および同位体研究から示唆される核分裂起源放射性核種の地球表層における長期的挙動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 日高洋
  • 学会等名: 日本地質学会2019年大会
  • 招待講演