2020 Fiscal Year Annual Research Report
Detection of large upwelling in deep mantle from plume tail information
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18H03746
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| Research Institution | National Museum of Nature and Science, Tokyo |
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Principal Investigator |
佐野 貴司 独立行政法人国立科学博物館, 地学研究部, グループ長 (40329579)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 晃 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20524507)
清水 健二 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (30420491)
Tejada Maria・L・G 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任研究員 (40598778)
羽生 毅 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), グループリーダー (50359197)
中西 正男 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (80222165)
石塚 治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 首席研究員 (90356444)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 火山 / マグマ / 大陸洪水玄武岩 / 海台 / ホットスポット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球の歴史において最大のマグマ活動により形成された火山は大規模火成区（LIPs：Large Igneous Provinces）と呼ばれている。LIPsは地球内部での大規模循環を知る手がかりとして重要であり，生物の大量絶滅を引き起こした火山活動としても注目されている。LIPsの形成案として「プルームモデル」が広く受け入れられている。地下深部から上昇してきたプルームの頭部が溶融してLIPsマグマをつくり，尾部の活動がホットスポット火山列を形成するという案である。しかし，これまでにプルームが存在する明白な証拠はLIPsの火山岩からは検出されていない。一方，プルーム尾部に起源を持つホットスポット火山列からはプルーム情報が得られる可能性が高い。そこでLIPsから続くホットスポット火山列の研究を行っている。具体的な研究対象地域は、太平洋の海底火山と東アフリカのエチオピアおよびエジプトの火山である。
令和2年度は，エチオピアの研究者（アジスアベハ大学）を日本へ招へいした共同研究とエチオピアの現地調査を予定していたが、コロナ禍および現地の内戦のために実施できなかった。そのため，これら研究は令和3年度で行うことにし，予算の一部を繰り越した。ところが、コロナ禍の長期化とエチオピアの内戦激化により、令和3年度も渡航が不可能となり、海外旅費を使用することができなかった。
代わりにエチオピアの協力研究者から岩石試料を送ってもらい、化学分析を進めた。多量の岩石試料を受け取ったが、化学分析を専門とする研究分担者達が現場で岩石採取を行えなかったので、良質なデータを得るための分析に適した試料は少なく、分析処理装置や分析機器を酷使し、汚染も発生した。また次年度に行う予定であった化学分析も前倒しして行った。そのため、分析前処理装置の新規購入や分析装置の一部部品の交換等を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成30年度に調査した応神海山列で得られた海底地形や重力データを解析した結果と火山岩を対象とした岩石学・地球化学的研究について学会発表や論文として公表した。また、前年度までにエジプト西砂漠のバハレイヤ火山群から採取した10試料、エチオピアの青ナイル付近、ケッセム地域、アカキ地域から採取した22試料の岩石、そして、令和2年度にエチオピアの協力研究者から送られてきた35試料の火山岩・堆積岩について、岩石薄片の偏光顕微鏡を用いた記載、蛍光X線分析（XRF）による主成分分析、誘導結合プラズマ質量分析法（ICPMS）による微量元素分析を完了した。そして、記載・分析結果の一部を論文として公表した。さらに、12試料について、40Ar-39Ar分析用の前処理を行い、原子炉での照射を行った。また、前年度までに確立した岩石・鉱物中の白金族元素や揮発性元素の定量手法を用いて、エジプトおよびエチオピアの一部の火山岩試料の分析も行った。
一方、XRFによる主成分および微量成分の未知試料の分析手法に関する論文も公表した。
以上の研究成果を総合的に判断すると、本研究はおおむね順調に進展していると結論づけられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
エチオピア研究については、令和3年度末までに、コロナウイルス影響による海外渡航自粛要請が解除されなく、内戦も激化していたので、現地調査ができなかった。そこで、協力研究者を1ヶ月ほど日本へ招へいし、現地の岩石試料を持参してもらい、研究を進めていく予定である。
エジプト研究については、10日程度の出張による本格的な調査を予定している。主な調査地域はカイロから南へ約250 kmのナイル川沿いにあるサマルト付近である。この地域には、アフリカ大陸とアラビア半島が割れて紅海が誕生した約2500万年前にマグマが上昇して固化した岩脈群が存在する。しかし、これらの分布状況や噴出年代の詳細は不明である。そこで、現地調査により、分布を明らかにすると共に、溶岩を採取・持ち帰り、40Ar-39Ar年代分析を行う。なお、万が一、年末までにコロナウイルス影響によりエジプトへ渡航できなかった場合、上記の調査旅費等は次年度に繰り越す。
地質調査以外には、前年度までに太平洋、エジプト、エチオピアから持ち帰った火山岩について、白金族元素や揮発性元素の定量を完了する。揮発性元素としては、ホウ素や塩素もターゲットとし、これらは原子力研究開発機構の即発ガンマ線分析装置を用いて定量を行う。さらに、一部の新鮮な岩石から分離した鉱物を対象とした希ガス同位体比分析を行い、プルーム成分の検出を行う。そして、化学分析が終了した後には、データを論文や学会発表にて速やかに公表する。
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[Presentation] Exploring the World’s Largest LIP: Testing the Ontong Java Nui hypothesis2020
Author(s)
Sano, T., M. L. G., Tejada C. R. Neal, M. Coffin, M. Nakanishi, P. J. Michael, J. Geldmacher, T. Hanyu, S. Miura, C. Timm A. A. P. Koppers, D. Suetsugu, T. Tonegawa, A. Ishikawa, K. Shimizu, P. Castillo
Organizer
Japan Geophysical Union Meeting 2020
Int'l Joint Research
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