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2020 年度 実績報告書

マントルウェッジにおける沈み込み由来炭素の探索

研究課題

研究課題/領域番号 20H02000
研究機関九州大学

研究代表者

山本 順司  九州大学, 理学研究院, 教授 (60378536)

研究分担者 馬上 謙一  北海道大学, 理学研究院, 助教 (70624758)
吉村 俊平  北海道大学, 理学研究院, 助教 (20706436)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード炭素同位体比 / 窒素同位体比 / 流体包有物 / 捕獲岩 / マントルウェッジ
研究実績の概要

本研究では“マントルウェッジにおける海洋プレート由来炭素の有無”を検証することを目指している.地球表層の炭質物が地球内部に沈み込むプロセスについては様々な分野で研究が重ねられているが,地表へ戻る道筋に関してはモデルの域を出ない.マントルウェッジへの海洋プレート由来炭素の流入は,マントルウェッジにおけるマントル対流やマグマ生成,揮発性成分の循環など,地球の表層と内部をつなぐ熱や物質の流れに大きな影響を及ぼす.そこで本研究では,地球表層物質とマントル物質間で同位体比が顕著に異なる炭素に注目し,マントルウェッジのかんらん岩捕獲岩中に地表物質由来の炭素が含まれているか調べることを主眼に置いている.
従来の研究の問題点は,地表地殻の混入が避けられない火山岩や火山性ガスを用いていたことである.そのため,地表物質由来の炭素同位体比が得られても,沈み込み由来炭素を検出したのか火道地殻の炭素が混入したのか判別できない状況に陥っていた.そこで本研究では,マントルウェッジ由来の捕獲岩に存在する流体包有物の炭素同位体比を直接測ることで,マントルウェッジにおけるリサイクル炭素の有無を査定する.
そのため本研究では,マントル由来の捕獲岩中の流体包有物の炭素や窒素の同位体比を測定することを目指しており,令和2年度においては,既設質量分析装置の感度を向上させる作業を進めた.また,精製ラインの組み上げにも着手し,ガスの精製に必要な条件を備えた配管物品の設計や調達を行った.

現在までの達成度 (区分)
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

計画通り,同位体比測定システムの構築を進められたため.

今後の研究の推進方策

令和3年度は,計画通り炭素・窒素の同位体比測定が実行できるよう配管作業に努め,合成標準ガスを用いた炭素・窒素の同位体比測定を行う.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Groundwater Anomaly Related to CCS-CO2 Injection and the 2018 Hokkaido Eastern Iburi Earthquake in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Sano Yuji、Kagoshima Takanori、Takahata Naoto、Shirai Kotaro、Park Jin-Oh、Snyder Glen T.、Shibata Tomo、Yamamoto Junji、Nishio Yoshiro、Chen Ai-Ti、Xu Sheng、Zhao Dapeng、Pinti Daniele L.
    • 雑誌名

      Frontiers in Earth Science

      巻: 8 ページ: 611010

    • DOI

      10.3389/feart.2020.611010

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Determination of total CO2 in melt inclusions with shrinkage bubbles2020

    • 著者名/発表者名
      Hanyu Takeshi、Yamamoto Junji、Kimoto Katsunori、Shimizu Kenji、Ushikubo Takayuki
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 557 ページ: 119855~119855

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2020.119855

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noble gas isotopic compositions of seamount lavas from the central Chile trench: Implications for petit-spot volcanism and the lithosphere asthenosphere boundary2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Junji、Hirano Naoto、Kurz Mark D.
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 552 ページ: 116611~116611

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2020.116611

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pressure dependence of micro‐Raman mass spectrometry for carbon isotopic composition of carbon dioxide fluid2020

    • 著者名/発表者名
      Yokokura Lena、Hagiwara Yuuki、Yamamoto Junji
    • 雑誌名

      Journal of Raman Spectroscopy

      巻: 51 ページ: 997~1002

    • DOI

      10.1002/jrs.5864

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure measurement and detection of small H2O amounts in high‐pressure H2O-CO2 fluid up to 141 MPa using Fermi diad splits and bandwidths of CO22020

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Yuuki、Torimoto Junji、Yamamoto Junji
    • 雑誌名

      Journal of Raman Spectroscopy

      巻: 51 ページ: 1003~1018

    • DOI

      10.1002/jrs.5865

    • 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 fluid2020

    • 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
  • [学会発表] プチスポット溶岩の希ガス同位体比から海洋プレート直下マグマの起源を探る2020

    • 著者名/発表者名
      山本順司,平野直人,Mark D. Kurz
    • 学会等名
      日本質量分析学会同位体比部会

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公開日: 2022-12-28  

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