ハロゲン・希ガス多元素同時測定によるマントルに沈み込んだ水の起源と輸送過程の解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23340169
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 角野 浩史 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90332593)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水上 知行 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (80396811) ; WALLIS R・Simon 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (30263065) ; 鍵 裕之 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70233666)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: ハロゲン / 希ガス / 沈み込み / マントル / スラブ流体 / 質量分析 / 中性子照射

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、原子炉で試料に中性子を照射しハロゲンを希ガス同位体に変換し質量分析により検出することで、ハロゲンを超高感度で定量する。しかし利用していた京都大学の研究炉KURが、H25年度中に整備工事に入りその後の再稼働認可取得にも時間がかかる見込みとなったため、数個の試料の照射をすませたところで、国内で利用可能な原子炉が存在しなくなった。そこで米国オレゴン州立大学の研究炉OSTRでの照射と、英国マンチェスター大学での希ガス同位体分析を行った（繰り越しによりH26年度に実施）。試料は四国中央部の三波川変成帯・別子地域の変泥質岩、同じく白髪山の蛇紋岩、北西太平洋プレート上の古い海洋地殻である。変泥質岩を真空中で破砕し、試料中の流体包有物について選択的に得られたハロゲン組成は、Sumino et al.（2010, EPSL）で既に報告している同地域のかんらん岩体とほぼ等しく、深海底堆積物中の間隙水に含まれるハロゲンとよく似ていた。一方で同じ試料を加熱溶融して求めた全岩のハロゲン組成は塩素に富み、変質した海洋地殻のもつそれとよく似ていた。この塩素の富化には、海洋底の変質に伴い生成する角閃石が重要な役割を果たしていると考えられる。また蛇紋岩のハロゲン組成は、希ガス抽出法によらず間隙水と完全に一致した。これらのことは、沈み込んだ海洋地殻や堆積物の粒間などに取り込まれていた間隙水由来のハロゲンが、深さ数10 kmほどの沈み込みを経験してもなお流体包有物に残されていること、本来ハロゲンに乏しいかんらん岩が水を得て形成した蛇紋岩は、全岩として間隙水由来のハロゲン組成を強く受け継いでいることを示している。マントルへの沈み込み量を勘案すると、蛇紋岩が間隙水起源のハロゲンの沈み込みに重要な役割を果たしていると考えられる。今後はH25年度に導入した紫外レーザー装置を用いた分析により、微細組織とハロゲン組成の関連を明らかにする予定である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] マントル物質のハロゲン組成にみられるスラブ起源流体の痕跡 (2015)
  • Author(s): 小林真大, 角野浩史, 遠山知亜紀
  • Journal Title: 地学雑誌 Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-pressure garnet amphibolite from the Funaokayama unit, western Kii Peninsula and the extent of eclogite facies metamorphism in the Sanbagawa belt (2013)
  • Author(s): Endo, S., Nowak, I., & Wallis, S. R.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 108 Pages: 189-200
  • DOI: 10.2465/jmps.121125
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oxygen fugacity and valence of chromium in ferropericlase: Can Cr2+ be a redox indicator for the deep mantle? (2013)
  • Author(s): Kagi H., Odake S., Ishibashi H., Shozugawa K., Matsuo M., Satake W. and Mikouchi T.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 108 Pages: 172-177
  • DOI: 10.2465/jmps.121022f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imaging of internal stress around a mineral inclusion in a sapphire crystal: application of micro-Raman and photoluminescence spectroscopy (2013)
  • Author(s): Noguchi N., Abduriyim A., Shimizu I., Kamegata N., Odake S. and Kagi H.
  • Journal Title: Journal of Raman Spectroscopy Volume: 44 Pages: 147-154
  • DOI: 10.1002/jrs.4161
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アジア東縁のマントルウェッジかんらん岩の流体包有物に含まれる沈み込み起源のハロゲンと希ガス (2013)
  • Author(s): 小林真大, 角野浩史, 長尾敬介
  • Organizer: 2013年度質量分析学会同位体比部会
  • Place of Presentation: 湯坂温泉郷 「賀茂川荘」 （広島県竹原市）
  • Year and Date: 2013-12-06
• [Presentation] マントルウェッジかんらん岩に捕獲された沈み込み起源のハロゲンと希ガス (2013)
  • Author(s): 小林真大, 角野浩史, 長尾敬介, 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子, 川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫
  • Organizer: 日本地球化学会第60回年会
  • Place of Presentation: 筑波大学（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] The halogen cycle in subduction zones: Insight from back-arc basin basalts (2013)
  • Author(s): Chavrit D., Ruzie L., Burgess R., Hilton D.R., Sumino H., Sinton J. and Ballentine C.J.
  • Organizer: 23rd Annual V.M. Goldschmidt Conference
  • Place of Presentation: フィレンツェ（イタリア）
  • Year and Date: 2013-08-30
• [Presentation] Subducted halogens and noble gases in the mantle wedge peridotites (2013)
  • Author(s): Kobayashi M., Sumino H., Nagao K., Ishimaru S., Arai S., Yoshikawa M., Kawamoto T., Kumagai Y., Kobayashi T., Burgess R. and Ballentine C.J.
  • Organizer: 23rd Annual V.M. Goldschmidt Conference
  • Place of Presentation: フィレンツェ（イタリア）
  • Year and Date: 2013-08-29
• [Presentation] Subducted halogens and noble gases in the mantle wedge peridotites (2013)
  • Author(s): Kobayashi M., Sumino H., Nagao K., Ishimaru S., Arai S., Yoshikawa M., Kawamoto T., Kumagai Y., Kobayashi T., Burgess R. and Ballentine C.J.
  • Organizer: DINGUE3
  • Place of Presentation: フィレンツェ（イタリア）
  • Year and Date: 2013-08-24
• [Presentation] Pore fluid-derived halogens and noble gases preserved in exhumed mantle wedge rocks from the subduction-type Sanbagawa metamorphic belt (2013)
  • Author(s): Sumino H., Mizukami T., Endo S., Wallis S.R., Yoshida K., Hirajima T., Burgess R. and Ballentine C.J.
  • Organizer: IAVCEI 2013 Scientific Assembly
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2013-07-21
• [Presentation] Slab-derived halogens and noble gases in mantle peridotites from subduction zones (2013)
  • Author(s): Kobayashi M., Sumino H., Saito T., Nagao K., Ishimaru S., Arai S., Yoshikawa M., Kawamoto T., Kumagai Y., Kobayashi T., Burgess R. and Ballentine C.J.
  • Organizer: IAVCEI 2013 Scientific Assembly
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2013-07-20
• [Presentation] アジア東縁の沈み込み帯に産するマントルかんらん岩中の間隙水的ハロゲンと希ガス (2013)
  • Author(s): 小林真大, 角野浩史, 齋藤健彦, 長尾敬介, 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子, 川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫, Burgess R., and Ballentine C.J.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2013-05-23
• [Presentation] ダイヤモンドの起源を顕微赤外分光分析と希ガス質量分析で探る (2013)
  • Author(s): 角野浩史, 田子修也, 豊島大地, 鍵 裕之, 長尾敬介, Zedgenizov D.A., Ragozin A.L.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2013-05-22
• [Presentation] Deep-mantle-derived noble gases in metamorphic diamonds: evidence of mantle plume involvement in UHP metamorphism (2013)
  • Author(s): Sumino H., Dobrzhinetskaya L.F., Kagi H. and Burgess R.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2013-05-20