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2014 年度 実施状況報告書

新しい粒子分解法とX線CTによる界面岩石学の創出

研究課題

研究課題/領域番号 25610154
研究機関東北大学

研究代表者

中村 美千彦  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70260528)

研究分担者 奥村 聡  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40532213)
谷 健一郎  独立行政法人国立科学博物館, 地学研究部 鉱物科学研究グループ, 研究員 (70359206)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード地球惑星物質 / 岩石粒界 / 結晶成長 / X線CT
研究実績の概要

H25年度の結果を踏まえ、対象とする岩石種と産地を広げるとともに、表面観察を高度化した。捕獲岩試料は、新たにEifel, Moses Rocks,San Carlos, Bullen-merri, Lanzarote Island, 一の目潟 などの産地のものを追加し、H25年度と同様に一連の作業を行った。X線CT撮影の結果と薄片観察から、部分溶融の有無を判別し、また結晶表面の観察から、風化面と、コヒーレントな粒界であった新鮮な面とを区別した。その結果、Bullen-merri, Lanzarote Island, 一の目潟産の、部分溶融をほとんど経験していない捕獲岩の新鮮な粒界面から、孤立したレンズ状流体の痕跡であるdimple構造を結晶表面に発見した。さらに、それらが組織平衡形状をとっていると考えられることから、視差測定を利用した三次元形状測定用走査型電子顕微鏡を用いて、二面角を定量化した。二面角はいずれも60度より大きく、Lanzarote Islandで最も小さく、Bullen-merriで最も高い値となった。この二面角の値から、さらにマントルでの流体組成に制約を与えるために、捕獲岩の温度圧力条件の推定をPutirka (2008)の輝石温度圧力計を用いて行った。その結果、流体組成は、ほぼ純粋な水(Lanzarote, 一の目潟)から、非常にCO2に富む組成(Bullen-merri)まで幅があり、これらがテクトニックと調和的であることがわかった。これはマントル中に存在していたと考えられる粒間流体組成に関する初めての直接的データである。

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

捕獲岩鉱物粒界の中で、高温高圧状態での微細構造を識別するルーチンを確立した。マントル捕獲岩中では、下部地殻捕獲岩とは異なり成長丘など通常の流体-鉱物界面で見られる微細構造は確認されなかった一方で、孤立したレンズ状流体の痕跡を発見した。さらにその二面角を三次元的に測定し、鉱物学的な温度圧力の推定値とあわせて、世界で初めて包有物でない粒間流体組成に制約を与えることができた。

今後の研究の推進方策

H26年度に、粒界にレンズ状に孤立して存在していた流体の形状(二面角)がマントル捕獲岩の産地によって異なり、さらに、鉱物学的な温度圧力の推定値と合わせることで、流体組成が推定できることが明らかになった。これは極めて重要な発見と考えられるので、H27年度は、まずこの内容での論文投稿を進める。鉱物表面の微細構造については、マントル捕獲岩よりも明瞭にステップなどが保存されている下部地殻の岩石についてのCT撮影と岩石記載を進める。また新たに、活火山(阿蘇中岳)から噴出した直後の結晶を入手したので、その表面観察も行う。これは雨などの地表水に全く触れていない貴重なサンプルであり、メルト中での結晶表面のナノメートルスケールでの微細構造を保持していると考えられるため、メルト中での鉱物(斜長石・輝石・磁鉄鉱)の結晶成長機構が明らかにできる可能性がある。

次年度使用額が生じた理由

購入を予定していた一部の消耗品について、他経費で購入することができたため、使用額が予定額を下回った。

次年度使用額の使用計画

学会発表のための旅費、X線CTデータ解析や論文執筆のためのPC関係物品費に使用の予定。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件)

  • [雑誌論文] 偏光光学系方式のEDXRFによる火成岩全岩化学組成分析2014

    • 著者名/発表者名
      宮崎敏雄・山崎慎一・土屋範芳・奥村聡・山田亮一・中村美千彦・長橋良隆・吉田武義
    • 雑誌名

      岩石鉱物科学

      巻: 43 ページ: 47-53

    • DOI

      http://doi.org/10.2465/gkk.131224

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zircon U Pb age and its geological significance of late Carboniferous and Early Cretaceous adakitic granites from eastern margin of the Abukuma Mountains, Japan2014

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya, N., Takeda, T., Tani, K., Adachi, T., Nakano, N., Osanai, Y., Kimura, J.
    • 雑誌名

      Journal of the Geological Society of Japan

      巻: 120 ページ: 37-51

    • DOI

      http://doi.org/10.5575/geosoc.2014.0003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Izu-Bonin-Mariana Forearc Crust as a Modern Ophiolite Analogue2014

    • 著者名/発表者名
      Ishizuka, O., Tani, K., Reagan M.K.
    • 雑誌名

      Elements

      巻: 10 ページ: 115-120

    • DOI

      10.2113/gselements.10.2.115

    • オープンアクセス
  • [学会発表] New constraints for the tectonic development of the western Pacific margin since the Mesozoic: comprehensive SHRIMP zircon U-Pb dating of the Philippine ophiolite belts2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tani, J.A. Gabo, K. Horie, O. Ishizuka, J. Padrones, B. Payot, M.L. Tejada, D. Faustino-Eslava, A. Imai. S. Arai, G. Yumul, and C. Dimalanta
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2014
    • 発表場所
      San Francisco, U.S.A
    • 年月日
      2014-12-19 – 2014-12-19
  • [学会発表] 一ノ目潟マール下の地温勾配:マントル捕獲岩からの制約2014

    • 著者名/発表者名
      藤原恵美・中村美千彦・吉田武義・星出隆志・高橋栄一
    • 学会等名
      日本火山学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-04
  • [学会発表] 一ノ目潟マールに産する角閃石斑レイ岩の起源2014

    • 著者名/発表者名
      柳田泰宏・中村 美千彦・吉田武義
    • 学会等名
      日本火山学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-04
  • [学会発表] 中国北東部・長白山火山におけるマントル含水量2014

    • 著者名/発表者名
      栗谷豪・奥村聡・横山哲也・伊藤嘉紀・中村美千彦・魏 海泉
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2014年
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2014-09-19 – 2014-09-19
  • [学会発表] 地殻流体からのシリカ析出によるき裂閉塞:水熱実験とモデリングからの考察2014

    • 著者名/発表者名
      山田稜・岡本敦・最首花恵・中村美千彦・奥村聡・佐々木理・土屋範芳
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2014年
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-17
  • [学会発表] ジルコンのU-Pb年代および微量元素組成からみたマグマ溜りの 進化過程:石鎚コールドロンを例に2014

    • 著者名/発表者名
      竹原真美・堀江憲路・谷健一郎・吉田武義・外田智千・清川昌一
    • 学会等名
      日本地質学会第 121 年学術大会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-15
  • [学会発表] The structural water in hydrothermally synthesized monazite2014

    • 著者名/発表者名
      Abe T. and NAKAMURA, M.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2014
    • 発表場所
      Yokohama,Japan
    • 年月日
      2014-05-02 – 2014-05-02
  • [学会発表] 火道内を上昇する珪長質マグマの流動様式:粘性流動vs摩擦すべり2014

    • 著者名/発表者名
      奥村聡・上杉健太朗
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-02 – 2014-05-02
  • [学会発表] 西南日本花崗岩類の系統的なSHRIMPジルコン年代測定が明らかにしたパルス状大陸成長2014

    • 著者名/発表者名
      谷健一郎・堀江憲路・Daniel Dunkley・石原舜三
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-02 – 2014-05-02
  • [学会発表] Geometry of intergranular fluids in the mantle xenoliths: Implications for the physical properties of upper mantle2014

    • 著者名/発表者名
      NAKAMURA, M., OKUMURA, S., YOSHIDA, T., SASAKI, O., TAKAHASHI, E.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2014
    • 発表場所
      Yokohama,Japan
    • 年月日
      2014-05-01 – 2014-05-01
  • [学会発表] Experimental constraints on the serpentinization rate under the antigorite-stable P-T condition2014

    • 著者名/発表者名
      NAKATANI, T. and NAKAMURA, M.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2014
    • 発表場所
      Yokohama,Japan
    • 年月日
      2014-05-01 – 2014-05-01
  • [学会発表] Evolution of porosity structures in a fracture during quartz vein formation2014

    • 著者名/発表者名
      YAMADA, R., OKAMOTO, A., SAISHU, H., NAKAMURA, M., OKUMURA, S., SASAKI,O., TSUCHIYA, N.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2014
    • 発表場所
      Yokohama,Japan
    • 年月日
      2014-05-01 – 2014-05-01
  • [学会発表] 中国北東部・長白山火山におけるマントル含水量:予察的検討2014

    • 著者名/発表者名
      栗谷豪・ 奥村聡・横山哲也・伊藤嘉紀・中村美千彦・魏海泉
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-01 – 2014-05-01
  • [学会発表] マントル起源かんらん岩捕獲岩中の鉱物境界に発達する微細組織観察2014

    • 著者名/発表者名
      村田雅美・植松勝之・山本貴史・谷健一郎・宿野浩司・水上知行・森下知晃
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-01 – 2014-05-01
  • [学会発表] 高精度U-Pbジルコン年代測定における結晶形態観察および微量元素存在度分析の意義:石鎚コールドロンに産する火成岩類を例に2014

    • 著者名/発表者名
      竹原真美・堀江憲路・谷健一郎・吉田武義・外田智千・清川昌一
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-04-29 – 2014-04-29

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公開日: 2016-05-27  

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