超高圧地球化学:地球中心核の化学進化

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21224013
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 平田 岳史 京都大学, 理学研究科, 教授 (10251612)
• 研究分担者: 広瀬 敬 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50270921)
• キーワード: 地球中心核 / 親鉄性元素 / 超高感度質量分析計 / 超高圧発生技術 / 微量元素分析 / 局所領域分析 / ダイヤモンドアンビルセル / 元素分配実験

研究概要

「地球中心核」の形成は、地球内部構造進化や物質循環、さらには地球表層環境変化に大きな影響を与えた。このため地球中心核の形成過程解明は、地球進化の包括的理解に欠かせない重要な研究テーマとなっている。しかし地球中心核に関する物質科学的知見は限られており、近代的かつ定量的な進化モデル構築には至っていない。本研究課題では、研究推進グループが実用化した次世代レーザー試料導入装置を超高感度プラズマ質量分析法に組み合わせた次世代超微量元素分析法と、研究分担者が培ってきた世界最高の超高温・高圧実験技術を組み合わせることで、地球中心核での元素分配・元素挙動に関する正確かつ基盤的な物質科学的知見を引き出すことを目的としている。本年度は、独自に開発したフェムト秒レーザーアブレーション試料導入装置と、本計画で新規に導入した超高感度プラズマ質量分析計を組み合わせ、分析条件の最適化を図るとともに、金属固体試料(地球中心核の模擬試料:本研究で合成)を用いた微量元素分析データの取得を開始した。さらに本年度は、分析性能の総合的評価を行うとともに、信頼性の高い定量分析を行う上で不可欠な金属試料標準物質の合成と均一化処理を進めた。さらに、本年度は、試行を始めた超高圧実験において回収される試料が分析に必要なサイズに満たない場合を想定し、質量分析装置の高感度化と液中レーザーアブレーション法の実用化を進めた。これにより、超高圧実験試料の直接分析だけではなく、世界初の局所溶液化技術をバックアップ技術として整備することができた。実験計画2年を通じて、分析環境の整備がほぼ整ったため来年度から本格的に超高圧実験と回収試料の化学分析を進めることが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Laser ablation ICP mass spectrometry for zircon U-Pb geochronology of metamorphosed granite from the Salem Block : Implication for Neoarchean crustal evolution in southern India (2011)
  • 著者名/発表者名: Kei Sato, M.Santosh, Toshiaki Tsunogae, T.R.K.Chetty, Takafumi Hirata
  • 雑誌名: J.Mineral.Petrol.Sci. 巻: 106 ページ: 1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin crossover and iron-rich silicate melt in the Earth's deep mantle (2011)
  • 著者名/発表者名: Nomura, R., Ozawa, H., Tateno, S., Hirose, K., Hernlund, J., Muto, S., Ishii, H., Hiraoka, N
  • 雑誌名: Nature 巻: In press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imbricated ocean-plate stratigraphy and U-Pb zircon ages from tuff beds in cherts in the Ballantrae complex, SW Scotland (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Sawaki, T.Shibuya, T.Kawai, T.Komiya, S.Omori, T.Iizuka, T.Hirata, B.F.Windley, S.Maruyama
  • 雑誌名: Geological Society of America Bulletin 巻: 122 ページ: 454-464
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Ediacaran radiogenic Sr isotope excursion in the Doushantuo Formation in the Three Gorges area, South China (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Sawaki, T.Ohno, M.Tahata, T.Komiya, T.Hirata, S.Maruyama, B.F.Windley, J.Hand, D.Shu, Y.Li
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 176 ページ: 46-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain-scale Iron isotopic distribution of pyrite from Precambrian shallow marine carbonate revealed by femtosecond laser ablation multi-collector ICP-MS technique : Potential proxy for the redox state of ancient seawater (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nishizawa, H.Yamamoto, Y.Ueno, S.Tsuruoka, T.Shibuya, Y.Sawaki, S.Yamamoto, Y.Kon, K.Kitajima, T.Komiya, S.Maruyama, T.Hirata
  • 雑誌名: Geochim.Cosmochim.Acta. 巻: 74 ページ: 2760-2778
  • 査読あり
• [雑誌論文] The tungsten isotopic composition of Eoarchean rocks : Implications for early silicate differentiation and core-mantle interaction on Earth (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Iizuka, S.Nakai, Y.V.Sahoo, A.Takamasa, T.Hirata, S.Maruyama
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett. 巻: 291 ページ: 189-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep mantle properties (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Hirose
  • 雑誌名: Science 巻: 327 ページ: 151-152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detrital zircon evidence for Hf isotopic evolution of granitoid crust and continental growth (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Iizuka, T.Komiya, S.Rino, S.Maruyama, T.Hirata
  • 雑誌名: Geochim.Cosmochim.Acta. 巻: 74 ページ: 2450-2472
  • 査読あり
• [雑誌論文] LA ICP MS U-Pb ages of detrital zircons from Russia largest rivers : Implications for major granitoid events in Eurasia and global episodes of supercontinent formation (2010)
  • 著者名/発表者名: Inna Safonova, Shige Maruyama, Takafumi Hirata, Yoshiaki Kon, Shuji Rino
  • 雑誌名: Journal of Geodynamics 巻: 50 ページ: 134-153
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Soret effect in laser-heated diamond-anvil cell (2010)
  • 著者名/発表者名: Sinmyo, R., Hirose, K.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 180 ページ: 172-178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compression of FeSi, Fe_3C, Fe_<0.95>O, and FeS under the core pressures and implication for light element in the Earth's core (2010)
  • 著者名/発表者名: Sata, N., Hirose, K., Shen, G., Ohishi, Y., Hirao, N.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 115 ページ: doi:10.1029/2009JB006975
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental evidence for metal FeO with normal NiAs-type structure (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohta, K., Hirose, K., Shimizu, K., Ohishi, Y.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 72 ページ: 174120
  • 査読あり
• [学会発表] レーザーアブレーションICPMS法(LA-ICPMS法)によるU-Pb年代測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田岳史
  • 学会等名: 第35回フィッショントラック研究会
  • 発表場所: 京都(招待講演)
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] Non-traditional Applications of Laser Ablation Technique into the Earth Sciences (2010)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hirata
  • 学会等名: The international chemical congress of pacific basin societies (PACIFICHEM 2010)
  • 発表場所: ホノルル(ハワイ)米国(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] Laser Ablation-ICP-mass spectrometry (2010)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hirata
  • 学会等名: The 3^<rd> Asia-Pacific Workshop on Laser Ablation
  • 発表場所: China Univ.Geochience(武漢)中国(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] Introduction of laser ablation-ICP mass spectrometry as a multifaced tool in Earth and Biosciences (2010)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hirata
  • 学会等名: JAAS Symposium on Atomic Spectrometry
  • 発表場所: Tsinghua Univ.(北京)中国(招待講演)
  • 年月日: 2010-11-24
• [学会発表] In-situ Elemental and Isotopic Analyses using Femtosecond-Laser Ablation-ICP-mass Spectrometry for Geochemical Samples (2010)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hirata
  • 学会等名: Western Pacific Geophysical Meeting (WPGM)
  • 発表場所: 台北・台湾(招待講演)
  • 年月日: 2010-06-24
• [学会発表] 無機質量分析法を用いた地球化学研究のグランドデザイン (2010)
  • 著者名/発表者名: 平田岳史
  • 学会等名: 第71回分析化学討論会
  • 年月日: 2010-05-16
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.kueps.kyoto-u.ac.jp/~web-geochem/Home.html