マントル捕獲岩から探るマントルプルームの構成物質とその上昇源

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01998
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 石川 晃 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20524507)
• 研究分担者: 横山 哲也 東京工業大学, 理学院, 教授 (00467028) ; 角野 浩史 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (90332593)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: マントル / かんらん岩 / ハワイ諸島 / 強親鉄性元素 / オスミウム同位体

研究実績の概要

本研究課題では海洋域マントル捕獲岩に認められる岩石学的/地球化学的バリエーションを網羅的に理解し、通常の海洋リソスフェアとマントルプルームに由来するマントルかんらん岩の判別指標を提示することを目的としている。昨年度までの研究により重点的にデータを取得してきたハワイ諸島、オアフ島ソルトレーククレーター産かんらん岩捕獲岩とカウラ島産かんらん岩捕獲岩はともにリソスフェア深部相当の高温条件を記録しているにもかかわらず、メルト成分に著しく枯渇した化学組成を有する点で類似した特徴を示すことが判明している。そこで当該年度は、上記特徴が通常の海洋リソスフェアとして異質であることを改めて検証するべく、（１）ざくろ石の仮像が発見されたクック諸島産かんらん岩、（２）プルーム火山に由来しない東北沖プチスポット産かんらん岩、（３）低温かんらん岩が多産するハワイ諸島カウアイ島産かんらん岩、の３地域に焦点を当てて太平洋域リソスフェアのデータ拡充を進めた。かんらん岩の構成鉱物が記録する平衡温度圧力条件を詳細に解析した結果、上記３地域いずれも過去のプルーム活動によりプレートが厚くなったオントンジャワ海台直下リソスフェアに比べて高い地温勾配が記録されていることが判明した。とりわけハワイ諸島の捕獲岩はおよそ90Maの比較的古い海洋に産しているにもかかわず、他地域よりも高い地温勾配で特徴づけられることから、プルーム活動により著しくリソスフェアが薄化している可能性が示された。このことは、ハワイ諸島カウアイ島とカウラ島のかんらん岩に認められる平衡温度の差が、局所的な温度構造ではなく由来深度の違いを反映しており、浅部リソスフェアと深部プルーム物質の地球化学的判別を試みる上で有用な試料であることを示している。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Department of Earth Sciences/Univeristy of Hawai‘i at Manoa(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Department of Earth Sciences/Univeristy of Hawai‘i at Manoa
• [雑誌論文] Samples returned from the asteroid Ryugu are similar to Ivuna-type carbonaceous meteorites (2023)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, T., Nagashima, K., Nakai, I., Young, E. D., Abe, Y., Aleon, J., ---, Ishikawa, A., ---, Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Science 巻: 379 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1126/science.abn7850
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rock and sediment dataset of petit-spots in the northwestern Pacific (2022)
  • 著者名/発表者名: Akizawa, N., Nirano, N., Machida, S., Ishikawa, A., Niwa, Y., Shimoda, G., Yasukawa, K., Matuzaki, K. M., Tamura, C., Kaneko, J.
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 45 ページ: 108764
  • DOI: 10.1016/j.dib.2022.108764
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sulfur in Archean komatiite implies early subduction of oceanic lithosphere (2022)
  • 著者名/発表者名: Kubota, Y., Matsu’ura, F., Shimizu, K., Ishikawa, A., Ueno, Y.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Sciences Letters 巻: 598 ページ: 117826
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117826
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geochemical records of the end-Triassic Crisis preserved in a deep marine section of the Budva Basin, Dinarides, Montenegro (2022)
  • 著者名/発表者名: de Graaff, S.J., Percival., L., Kaskes, P., Dehais, T., de Winter, N.J., Jansen, M.N., Smit, J., Sinnesael, M., Vellekoop, J., Sato, H., Ishikawa, A., Spassov, S., Claeys, P., Goderis, S.
  • 雑誌名: Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology 巻: 606 ページ: 111250
  • DOI: 10.1016/j.palaeo.2022.111250
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical and Isotopic Evaluation of a Microsampling Method Using Laser Ablation and Membrane Filter (LAF) (2022)
  • 著者名/発表者名: Masuda, Y., Yokoyama, T., Okabayashi, S., Ishikawa, A., Iwamori, H.
  • 雑誌名: Geostandards and Geoanalytical Research 巻: 46 ページ: 205-222
  • DOI: 10.1111/ggr.12426
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Solar System calcium isotopic composition inferred from Ryugu samples (2022)
  • 著者名/発表者名: Moynier, F., Dai, W., Yokoyama, T., Hu, Y., Paquet, M., Abe, Y., ---, Ishikawa, A., ---, Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Geochemical Perspectives Letters 巻: 24 ページ: 1-6
  • DOI: 10.7185/geochemlet.2238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ryugu's nucleosynthetic heritage from the outskirts of the Solar System (2022)
  • 著者名/発表者名: Hopp, T., Dauphas, N., Abe, Y., Aleon, J., Alexander, C. M. O'D., Amari, S., ---, Ishikawa, A., ---, Yurimoro, H.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 8 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1126/sciadv.add8141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contribution of Ryugu-like material to Earth’s volatile inventory by Cu and Zn isotopic analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Paquet, M., Moynier, F., Yokoyama, T., Dai, W., Hu, Y., Abe, Y., ---, Ishikawa, A., ---, Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 7 ページ: 182-189
  • DOI: 10.1038/s41550-023-01938-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Presolar Stardust in Asteroid Ryugu (2022)
  • 著者名/発表者名: Barosch, J.,Nittler, L., Wang, J., Alexander, C. M. O'D., De Gregorio, B. T., England, C., ---, Ishikawa, A., ---, Yurimoto, H.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 935 ページ: 1-12
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac83bd
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oxygen isotopes of anhydrous primary minerals show kinship between asteroid Ryugu and comet 81P/Wild2 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, N., Nagashima, K., Sakamoto, N., Matsumoto, T., Bajo, K.-I., Wada, S., ---, Ishikawa, A., ---, Yurimoto, H.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 8 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1126/sciadv.ade2067
• [雑誌論文] 超オントンジャワ仮説の検証 ─地球最大の超巨大火山─ (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐野 貴司, テハタ マリア ルイサ, 中西 正男, 羽生 毅, 三浦 誠一, 末次 大輔, 利根川 貴志, 石川 晃, 清水 健二, 清水 祥伽
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 130 ページ: 559-584
  • DOI: 10.5026/jgeography.130.559
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sedimentary record of Upper Triassic impact in the Lagonegro Basin, southern Italy: Insights from highly siderophile elements and Re-Os isotope stratigraphy across the Norian/Rhaetian boundary (2021)
  • 著者名/発表者名: Honami Sato, Akira Ishikawa, Tetsuji Onoue, Yuki Tomimatsu, Manuel Rigo
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 586 ページ: 120506
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2021.120506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Halogen heterogeneity in the subcontinental lithospheric mantle revealed by I/Br ratios in kimberlites and their mantle xenoliths from South Africa, Greenland, China, Siberia, Canada, and Brazil (2021)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Toyama, Hirochika Sumino, Nobuaki Okabe, Akira Ishikawa, Junji Yamamoto, Ichiro Kaneoka, Yasuyuki Muramatsu
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 106 ページ: 1890-1899
  • DOI: 10.2138/am-2021-7332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly refractory dunite formation at Gibbs Island and Bruce Bank, and its role in the evolution of the circum-Antarctic continent (2021)
  • 著者名/発表者名: Norikatsu Akizawa, Asuka Yamaguchi, Kenichiro Tani, Akira Ishikawa, Ryo Fujita, Sung Hi Choi
  • 雑誌名: The Canadian Mineralogist 巻: 59 ページ: 1731-1753
  • DOI: 10.3749/canmin.2100030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seismic evidence for a thermochemical mantle plume underplating the lithosphere of the Ontong Java Plateau (2021)
  • 著者名/発表者名: Takehi Isse, Daisuke Suetsugu, Akira Ishikawa, Hajime Shiobara, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Yuki Kawano, Kazunori Yoshizawa, Yasushi Ishihara, Satoru Tanaka, Masayuki Obayashi, Takashi Tonegawa, Junko Yoshimitsu
  • 雑誌名: COMMUNICATIONS EARTH & ENVIRONMENT 巻: 2 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/s43247-021-00169-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The thermal and chemical litho-stratigraphy beneath the Hawaiian Islands (2023)
  • 著者名/発表者名: Ryo Fujita, Akira Ishikawa, Tetsuya Yokoyama, Michael O. Garcia
  • 学会等名: Goldschmidt2023
• [学会発表] 海洋リソスフェアの温度構造：マントル捕獲岩研究からの視点 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石川 晃, 藤田 遼, 丹羽 佑果, 秋澤 紀克
  • 学会等名: 日本地球化学会第69回年会
• [学会発表] 前弧域の枯渇したマントルカンラン岩が記録する古溶融イベント (2022)
  • 著者名/発表者名: 秋澤 紀克, 石川 晃, 石井 輝秋
  • 学会等名: 日本地球化学会第69回年会
• [学会発表] クック諸島産マントル捕獲岩から推定する太平洋プレートの熱化学構構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 秋澤 紀克, 大嶋 ちひろ, 石川 晃, 角野 浩史, 小澤 一仁, 佐藤 侑人, 浜田 盛久
  • 学会等名: 日本地球化学会第69回年会
• [学会発表] 神津島の流紋岩及び玄武岩質捕獲岩のMo安定同位体組成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 田村 達也, 横山 哲也, 石川 晃
  • 学会等名: 日本地球化学会第69回年会
• [学会発表] Thermal structure of oceanic lithosphere constrained from the petit-spot mantle xenoliths (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuka Niwa, Akira Ishikawa, Norikatsu Akizawa
  • 学会等名: Goldschmidt2022
  • 国際学会
• [学会発表] Simple and accurate determination of chalcophile and highly siderophile elements in carbonaceous chondrites using triple quadrupole ICP-MS (2022)
  • 著者名/発表者名: Akira Ishikawa, Shun Nakano, Ryo Fujita, Tetsuya Yokoyama
  • 学会等名: Goldschmidt2022
  • 国際学会
• [学会発表] Can the slightly depleted mantle be a high 3He/4He reservoir? (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryo Fujita, Akira Ishikawa, Hirochika Sumino, Michael O. Garcia
  • 学会等名: Goldschmidt2022
  • 国際学会
• [学会発表] Evidence for suboceanic small-scale convection from a “garnet”-bearing lherzolite xenolith, Aitutaki Island, Cook Islands (2022)
  • 著者名/発表者名: Norikatsu Akizawa, Kazuhito Ozawa, Tetsu Kogiso, Akira Ishikawa, Simon Richard Wallis, Tatsuhiko Kawamoto, Akihiro Tamura, Tomoaki Morishita
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2022
• [学会発表] Molybdenum isotopic compositions in volcanic rocks from the Izu islands (2022)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Tamura, Tetsuya Yokoyama, Akira Ishikawa, Takeshi Kuritani, Ikshu Gautam
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2022
• [学会発表] The possibility of the depleted mantle being a high 3He/4He reservoir (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryo Fujita, Akira Ishikawa, Hirochika Sumino, Michael O Garcia
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2022
• [学会発表] A thermal structure of oceanic lithosphere constrained from mantle xenoliths from the petit-spot volcano (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuka Niwa, Akira Ishikawa, Norikatsu Akizawa
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2022
• [学会発表] Sampling source heterogeneities that bind the Ontong Java Nui puzzle together (2021)
  • 著者名/発表者名: Maria Luisa Garcia Tejada, Takashi Sano, Takeshi Hanyu, Anthony Koppers, Masao Nakanishi, Akira Ishikawa, Takashi Miyazaki, Kenichiro Tani, Shoka Shimizu, Qing Chang, Bogdan Vaglarov
  • 学会等名: Goldschmidt2021
  • 国際学会
• [学会発表] Highly siderophile element mobility during serpentinization of mantle wedge peridotite (2021)
  • 著者名/発表者名: Akira Ishikawa, Natsuki Nakamura, Tetsuya Yokoyama
  • 学会等名: Goldschmidt2021
  • 国際学会