マルチ同位体トレーサーを用いた島弧マグマ活動のタイムスケールの研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15540465
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中井 俊一 東京大学, 地震研究所, 助教授 (50188869)
• Keywords: ベリリウム10 / 火山岩 / 島弧 / 放射非平衡 / マグマ上昇速度 / 分析法 / 伊豆島弧 / 加速器マス

Research Abstract

本研究の目的は沈み込み地域での物質循環のタイムスケールに地球化学的な制約をつけることである.従来,この目的にはウラン238の放射壊変系列の短寿命放射性核種の放射非平衡現象が用いられてきた.放射非平衡は沈み込む海洋スラブからの流体がマントルに付加するさいにおこるウラン-トリウムやトリウム-ラジウムの化学的な分別で引き起こされると解釈されてきた.島弧の火山岩で見られるトリウム230-ラジウム226間の放射非平衡の存在は,非平衡が本当にマントルで形成されたものならば,マグマの発生から噴火までが数千年のタイムスケールで起きることを示す.放射非平衡がマントルで起きたか検証するひとつの方法は,放射非平衡の大きさと沈み込み帯でのマグマ発生の原因となる流体のもたらした化学作用の大きさの相関を調べることがある.ベリリウム10は宇宙線により生成する短寿命放射性核種であり,地球表層からのみマントルに供給される.島弧地域の火山岩ではベリリウム10の存在が確認されており,地球表層物質のマグマへの寄与が確認された重要なトレーサーである.放射非平衡の大きさとベリリウム10の濃度の相関を調べることにより,上記の間題を考察する助けとなるが,これまで数地域でしか研究が行われていない.本研究では伊豆島弧で両者の相関を調べる.
本年度はまずベリリウム10の分析法を検討した.ベリリウム10分析には多量の岩石試料の処理が必要であるが,融解法と酸分解法を比較し,酸分解法が精製・収率の点でよい結果を与えることが明らかになった.東大原子力総合研究センターの加速器マスを利用し,三宅島の2000年噴火試料を分析した.その結果,ベリリウム10の濃度が1.5X10^6atoms/g程度という結果を得た.

Research Products

• [Publications] 中井 俊一: "自然界の元素の同位体組成変化"化学と教育. 51(3). 172-173 (2003)
• [Publications] Nishio, Y., Nakai, S., et al.: "Lithium isotopic systematics of the mantle-derived ultramafic xenoliths : implications for EM1 origin"Earth Planet.Sci.Lett.. 217. 245-261 (2004)
• [Publications] S.Nakai, Y.Maeda, S.Nakada: "Common origin of plagioclase in last three eruptions of Unzen volcano, Japan"Geochim.Cosmochim.Acta., Spec.Suppl.. A323 (2003)
• [Publications] 中井 俊一: "地球化学講座3, マントル・地殻の地球化学(2.2.2項, 第5章分担執筆)"培風館. 309 (2003)