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2011 年度 実績報告書

レーザー誘起ブレークダウン分光法による地球内部の超臨界流体の化学組成の直接決定

研究課題

研究課題/領域番号 21684026
研究機関東京大学

研究代表者

三部 賢治  東京大学, 地震研究所, 助教 (10372426)

キーワード高温高圧 / マグマ / フルイド / 玄武岩 / レーザー分光 / プラズマ
研究概要

地球内部の高温高圧下では水はケイ酸塩成分を溶解した超臨界流体として存在し,この様な地球内部の超臨界流体は一般にフルイドと呼ばれる.日本列島の様な沈み込み帯では,海洋プレートから放出されるフルイドがマグマの生成に重要な役割を果たすと考えられている.そこで,高温高圧下でのフルイドの物理化学的性質を理解することが重要である.
一般に,圧力の増加に伴いマグマ中への水の溶解度は増加し,同時にフルイド中へのケイ酸塩成分の溶解度も急増し,両者の性質は似てくる.ある温度圧力条件(第2臨界終端点)以上になると含水マグマとフルイドの区別が無くなり,完全に混和した超臨界流体マグマになる.本年度は主に,ペリドタイト+H2O(+-CO2),玄武岩+H2O系等における第2臨界終端点の温度圧力条件の決定及び,レーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)を使用したダイヤモンドアンビル内の高温高圧状態のフルイドやマグマの化学組成の直接決定の研究を行った.
第2臨界終端点の決定は,西播磨の大型放射光施設(スプリングエイト)を用いて行われた.高温高圧X線ラジオグラフィー法をによりメルトとフルイドの安定領域を調べ,第2臨界終端点を決定することに成功した.この結果は沈み込み帯のスラブからの脱水やスラブ溶融,マントルウェッジでのマグマの生成等を議論する上で重要であり,成果はアメリカ科学アカデミー紀要に発表された.
フルイドの化学組成決定に使用するLIBS装置は,ダブルのパルスレーザー,分光器,ゲート機能付きのイメージインテンシファイヤCCD検出器及び,光学系から成る.本年度は主に,サンプルのプラズマ化の再現性を良くするために,装置の改良を行った.レーザー光路にシャッターを設置し,必要なタイミングでのみサンプルをプラズマ化することができる様になった.これにより得られる信号の再現性が向上した.

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Slab melting versus slab dehydration in subduction-zone magmatism2011

    • 著者名/発表者名
      Mibe, K., T. Kawamoto, K.N. Matsukage, Y. Fei and S. Ono
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 108,20 ページ: 8177-8182

    • DOI

      10.1073/pnas.1010968108

    • 査読あり
  • [学会発表] Chemical compositions of aqueous fluid, silicate melt, and supercritical fluid in thevicinity of the second critical endpoint in the system peridotite-H2O2012

    • 著者名/発表者名
      Mibe K., T. Kawamoto, and S. Ono
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2012
    • 発表場所
      サンフランシスコ,アメリカ
    • 年月日
      20121203-20121207
  • [学会発表] Electrical conductivity of chlorite at high pressures and high temperatures2012

    • 著者名/発表者名
      Eymard I., K. Mibe, and B. Reynard
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2012
    • 発表場所
      サンフランシスコ,アメリカ
    • 年月日
      20121203-20121207
  • [学会発表] Second critical endpoints and their bearing on subduction zone magmatism2011

    • 著者名/発表者名
      Mibe, K.
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2011
    • 発表場所
      サンフランシスコ,アメリカ
    • 年月日
      20111205-20111209
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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