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2022 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 吉村 俊平  北海道大学, 理学研究院, 助教 (20706436)
馬上 謙一  北海道大学, 理学研究院, 助教 (70624758)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード窒素同位体比 / 炭素同位体比 / 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二酸化炭素流体包有物の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二酸化炭素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4年度においては,極東ロシアで採取した捕獲岩を対象に,単離したカンラン石中の二酸化炭素流体包有物から抽出した窒素の同位体比を分析した.測定誤差はおよそ3パーミル程度であった.また,炭素同位体比については,顕微ラマン分光質量分析法による測定に挑み,測定誤差およそ8パーミルで決定することができた.これらは,マントルウェッジの炭素や窒素の循環系に関与する端成分を互いに識別できる精度であったため,マントルウェッジへの地表物質由来成分の寄与を確認することができた.

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Raman spectroscopic evaluation of precision of oxygen isotope ratio of carbon dioxide2023

    • 著者名/発表者名
      Inoue Yuki、Okiyama Reo、Hagiwara Yuuki、Yamamoto Junji
    • 雑誌名

      GEOCHEMICAL JOURNAL

      巻: 印刷中 ページ: -

    • DOI

      10.2343/geochemj.GJ23007

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Noble gas isotopic compositions and abundance ratios of mantle xenoliths from Honolulu series volcanism, Oahu, Hawaii2023

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

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 603 ページ: 117979~117979

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2022.117979

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Equation of state of spinel (MgAl2O4): constraints on self-consistent thermodynamic parameters and implications for elastic geobarometry of peridotites and chromitites2022

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Yuuki、Angel Ross J.、Yamamoto Junji、Alvaro Matteo
    • 雑誌名

      Contributions to Mineralogy and Petrology

      巻: 177 ページ: 108

    • DOI

      10.1007/s00410-022-01975-w

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lithological structure of western Pacific lithosphere reconstructed from mantle xenoliths in a petit-spot volcano2022

    • 著者名/発表者名
      Mikuni Kazuto、Hirano Naoto、Akizawa Norikatsu、Yamamoto Junji、Machida Shiki、Tamura Akihiro、Hagiwara Yuuki、Morishita Tomoaki
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: 9 ページ: 62

    • DOI

      10.1186/s40645-022-00518-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precision evaluation of nitrogen isotope ratios by Raman spectrometry2022

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

      Analytical Science Advances

      巻: 3 ページ: 269~277

    • DOI

      10.1002/ansa.202200020

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mantle noble gas abundance ratios inferred from oceanic basalts and model estimates2022

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

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 327 ページ: 106875~106875

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2022.106875

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Raman spectroscopic identification of continuity of a channel olivine in a peridotite specimen2022

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Junji、Ishibashi Hidemi、Hagiwara Yuuki、Yokokura Lena、Niida Kiyoaki
    • 雑誌名

      GEOCHEMICAL JOURNAL

      巻: 56 ページ: 31~39

    • DOI

      10.2343/geochemj.GJ22003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ラマン分光質量分析法は使いものになるか2022

    • 著者名/発表者名
      山本順司
    • 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: 2023-12-25  

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