超高圧地球化学：地球中心核の化学進化

2013 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(系)研究科(研究院), 教授 (10251612)
• 研究分担者: 舘野 繁彦 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (30572903)
• 研究期間 (年度): 2009-05-11 – 2014-03-31
• キーワード: 地球中心核 / 親鉄性元素 / 超高感度質量分析法 / 超高圧実験 / 元素分配実験

研究概要

本研究課題では次世代レーザーアブレーション・プラズマ質量分析法の開発を行い、超高温・高圧実験試料から様々な元素の分配挙動とその圧力依存性、さらにはそれらを支配する物理化学素過程に関する基礎的知見を引き出すこととした。昨年度から、本研究課題は、分析法の開発・実用化ステージから、超高圧実験に基づく応用分析・超高圧データ取得ステージに入っており、本年度は、これまでに実施していなかった中～高圧条件下（常圧～20GPa）での系統的な元素分別実験を進めた。
本年度は、実験圧力範囲の拡大（超高圧化）と、硫黄濃度依存性を並行して行った。特に硫黄存在度が非常に低いレベルでも分配係数に大きく影響を与えることが明らかとなったため（論文投稿準備中）、本年度は、硫黄存在度がさらに低い系での高圧・常圧分配実験を網羅的に進めた。硫黄含有量が少なくなると液相と固相の境界が不明瞭になり、分配係数の決定が困難であることも明かとなったが、本研究を通じて開発したガルバノ光学系を用いることで、分析空間分解能を下げることなく、広い試料範囲を分析することができた。特に本年度は、エネルギー弁別（アブレーション現象のエネルギー閾値を利用する手法）を応用した新しいレーザー集束法により、非収差レンズと同等の空間分解能の改善が得られ（本年度導入予定であったフェムト秒レーザー紫外線用非収差集光レンズの導入は行わなかった）、昨年度に比べ硫黄含有量の低い条件でも信頼性の高い分配定数を決定することができた。具体的には、硫黄含有量0～30wt％の範囲で、15種の親鉄性元素の分配係数の圧力依存性・硫黄濃度依存性を決定することができた。これらの実験により、地球の集積成長にともない、金属核の圧力と化学組成の変化にともなう分配挙動の変化を議論することが可能となった。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] New chronological constraints for Cryogenian to Cambrian rocks in the Three Gorges, Weng'an and Chengjiang areas, South China (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Okada, Yusuke Sawaki, Tsuyoshi Komiya, Takafumi Hirata, Naoto Takahata, Yuji Sano, Jian Han, Shigenori Maruyama
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 25 ページ: 1027-1044
  • 査読あり
• [雑誌論文] The anomalous Ca cycle in the Ediacaran ocean: Evidence from Ca isotopes preserved in carbonates in the Three Gorges area, South China (2014)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sawaki, Miyuki Tahata, Takeshi Ohno, Tsuyoshi Komiya, Takafumi Hirata, Shigenori Maruyama, Jian Han, Degan Shu (2014)
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 25 ページ: 1070-1089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age spectra of detrital zircon of the Jurassic clastic rocks of the Mino-Tanba AC belt in SW Japan: Constraints to the provenance of the mid-Mesozoic trench in East Asia (2014)
  • 著者名/発表者名: Wataru Fujisaki, Yukio Isozaki, Kenshi Maki, Shuhei Sakata, Takafumi Hirata, Shigenori Maruyama
  • 雑誌名: Journal of Asian Earth Sciences 巻: 88 ページ: 62-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (2013)
  • 著者名/発表者名: Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K, Bohlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bievre, Manfred Groning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda and Xiang-Kun Zhu
  • 雑誌名: Pure and Applied Chemistry 巻: 85 ページ: 1047-1078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of UV-fs-LA-MC-ICP-MS for Precise In-situ Copper Isotopic Microanalysis of Cubanite (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Ikehata, Takafumi Hirata
  • 雑誌名: Analytical Science 巻: 29 ページ: 1213-1217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Behavior of zircon in the upper-amphibolite to granulite facies schist/migmatite transition, Ryoke metamorphic belt, SW Japan:constraints from the melt inclusions in zircon (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kawakami, Isao Yamaguchi, Akira Miyake, Tomoyuki Shibata, Kenshi Maki, Takaomi D. Yokoyama, Takafumi Hirata
  • 雑誌名: Contr. Mineral. Petrol. 巻: 165 ページ: 575-591
  • DOI: 10.1007/s00410-012-0824-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heavy element stable isotope ratios : analytical approaches and applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaharu Tanimizu, Yoshiki Sohrin, Takafumi Hirata
  • 雑誌名: Anal. Bioanal. Chem. 巻: 405 ページ: 2771-2783
  • DOI: 10.1007/s00216-013-6728-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emplacement of hot Lesser Himalayan nappes from 15 to10 Ma in the Jumla-Surkhet region, western Nepal, and their thermal imprint on the underlying Early Miocene fluvial Dumri Formation (2013)
  • 著者名/発表者名: Harutaka Sakai, Hideki Iwano, Tohru Danhara, Takafumi Hirata, Yutaka Takigami
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 22 ページ: 361-381
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preface: Zircon multichronology: Fission-track, U-Pb, and combined fission-track U-Pb studies (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwano, H., Y. Orihashi, M. Ogasawara and T. Hirata
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 22 ページ: 261-263
  • 査読あり
• [雑誌論文] An inter-laboratory evaluation of OD-3 zircon for use as a secondary U-Pb dating standard (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideki Iwano, Yuji Orihashi, Takafumi Hirata, Masatsugu Ogasawara, Tohru Danhara, Kenji Horie, Noriko Hasebe, Shigeru Sueoka, Akihiro Tamura, Yasutaka Hayasaka, Aya Katsube, Hisatoshi Ito, Kenichiro Tani, Jun-Ichi Kimura, Qing Chang, Yoshikazu Kouchi, Yasuhiro Haruta and Koshi Yamamoto
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 22 ページ: 382-394
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rift-related origin of the Paleoproterozoic Kuncha Formation, and cooling history of the Kuncha nappe and Taplejung granites, eastern Nepal Lesser Himalaya - a multichronological approach (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakai, H., Iwano, H., Danhara, T., Takigami, Y., Rai, S. M., Upreti, B. N., Hirata, T.
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 22 ページ: 338-360
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chlorine-rich fluid or melt activity during granulite facies metamorphism in theLate Proterozoic to Cambrian continental collision zone―An example from the Sor Rondane Mountains, East Antarctica (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumiko Higashinoa, Tetsuo Kawakamia, M. Satish-Kumarb, Masahiro Ishikawac, Kenshi Makia,Noriyoshi Tsuchiyad, Geoffrey H. Granthame, Takafumi Hirata
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 234 ページ: 229-246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Provenance diversification within an arc-trench system induced by batholith development: the Cretaceous Japan case (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Aoki, Yukio Isozaki, Daisuke Kofukuda, Tomohiko Sato, Atsushi Yamamoto, Kenshi Maki, Shuhei Sakata & Takafumi Hirata
  • 雑誌名: Terra Nova 巻: 2 ページ: 139-149
  • DOI: 10.1111/ter.12080
  • 査読あり
• [雑誌論文] The anomalous Ca cycle in the Ediacaran ocean: Evidence from Ca isotopes preserved in carbonates in the Three Gorges area, South China (2013)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sawaki, Miyuki Tahata, Takeshi Ohno, Tsuyoshi Komiya, Takafumi Hirata, Shigenori Maruyama, Jian Han, Degan Shu
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 25 ページ: 1090-1107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detrital zircon geochronology of the Silurian-Lower Cretaceous continuous succession of the South Kitakami Belt, Northeast Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Okawa, H., M. Shimojo, Y. Orihashi, K. Yamamoto, T. Hirata, S. Sano, Y. Ishizaki, Y. Kouchi and S. Yanai
  • 雑誌名: Memory of the Fukui Prefectural Dinasour Museum 巻: 12 ページ: 35-78
• [雑誌論文] Determination of isotopic composition of dissolved copper in seawater by multiple-collector inductively coupled plasma mass specterometer after pre-concentration using an ethylenediaminetriacetic acid chelating resin (2013)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Takano, Masaharu Tanimizu, Takafumi Hirata, Yoshiki Sohrin
  • 雑誌名: Analytica Chimica Acta 巻: 784 ページ: 33-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Behavior of rare earth elements in Late Cretaceous pegmatites from the Setouchi Province, Inner Zone of Southwest Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Sato, Tetsuo Minakawa, Takenori Kato, Kenshi Maki, Hideki Iwano, Takafumi Hirata, Seiji Hayashi, Kazuhiro Suzuki
  • 雑誌名: J. Mine. Petrol. Sci. 巻: 109 ページ: 28-33
  • 査読あり
• [学会発表] New generation laser ablation-ICPMS technique for age cytometry (2014)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hirata, Shuhei Sakata, Satoki Okabayashi
  • 学会等名: Advanced development on in situ and bulk hig-precision elemental and isotopic analyses
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20140311-20140312
  • 招待講演
• [学会発表] Isotope signature for elemental metabolism of Fe from human blood cell samples (2013)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hirata
  • 学会等名: Japan-France Workshop on Metallomics
  • 発表場所: Pau, France
  • 年月日: 20130706-20130707
  • 招待講演
• [学会発表] 大気圧サンプリング法-レーザーアブレーションICP質量分析法による固体試料の直接微量元素分析法の開発
  • 著者名/発表者名: 平田岳史
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] レーザーアブレーションICP質量分析計の基本原理
  • 著者名/発表者名: 平田岳史
  • 学会等名: 第1回レーザーアブレーションワークショップ
  • 発表場所: 幕張
  • 招待講演
• [学会発表] ソフトアブレーション-ICP質量分析法を用いた微量元素イメージング分析
  • 著者名/発表者名: 平田岳史
  • 学会等名: 質量分析学会（関東談話会）イメージング質量分析シンポジウム
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] 誰でも最先端の同位体情報を手に入れることができる質量分析装置の開発
  • 著者名/発表者名: 平田岳史
  • 学会等名: 同位体環境学シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [備考] 平田研究室（宇宙地球化学講座）ホームページ
  • URL: http://www.kueps.kyoto-u.ac.jp/~web-geochem/Home.html
• [備考] 超高圧地球化学（基盤Sによる研究推進課題）の概要紹介ホームページ
  • URL: http://www.kueps.kyoto-u.ac.jp/~web-geochem/HighPressureGeochem.html
• [備考] 超高圧地球化学（基盤Sによる研究推進課題）の業績紹介ホームページ
  • URL: http://www.kueps.kyoto-u.ac.jp/~web-geochem/ji_panS_jin_bu.html