【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】15KK0150 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

希ガス / ハロゲン / 水 / マントル / 沈み込み / 質量分析 / 物質循環 / 流体包有物 / メルト包有物 / 同位体

【研究成果の概要】

本研究は、地球表層を構成する海洋プレートがマントルへと沈み込んでいく際に、プレート中のどのような物質がマントルへと水やハロゲン・希ガスといった揮発性の高い物質を持ち込んでいるかを明らかにするために、火山活動によって地表にもたらされたマントル物質であるかんらん岩や、上昇するマグマ中で早期に晶出して深部のマグマの情報を残しているかんらん石の斑晶について、中性子照射と超高感度希ガス質量分析計を用いた希ガス・ハロゲン分析を行った。その結果沈み込み帯直下のマントルには、大気（海水）由来の希ガスや、深海底堆積物中の間隙水や海洋地殻に由来するハロゲンが注入されていることが明らかになった。

【研究の社会的意義】

日本に代表される沈み込み帯における活発な火山活動の源であるマグマは、直下のマントルに沈み込んだ海洋プレートから放出される、水をはじめとした揮発性成分がマントルの融点を下げたために生じることは分かっていたが、具体的にプレート中の何が水を運んでいるかは、天然試料の分析からは明らかになっていなかった。本研究は希ガスとハロゲンを手がかりに、沈み込むプレート中に形成した蛇紋石や、深海底堆積物と海洋地殻中の含水鉱物が水の運び手であることを明らかにし、また火山活動に伴い希ガスが水とともに地表へと戻っている一方で、ハロゲンの一部は水を失ったプレートとともに、より深部のマントルに沈み込んでいる可能性を示した。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

【研究期間】2016 - 2019

【配分額】13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】26247091 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マントル / 組成 / 同位体 / 半球構造 / 統計解析 / 独立成分分析 / 水 / 物質循環 / 南太平洋 / カムチャッカ / 不均質構造 / 対流 / カメルーン

【研究成果の概要】

全地球に分布する主に第四紀に噴火した玄武岩の組成に基づき、地球内部の不均質構造を調べた。これは人体の血液検査に例えることができる。特に、最近提案された「マントルの東西半球構造」に注目し、（１）半球構造の境界付近の詳細研究、（２）地球全体のデータに関する独立成分分析、（３）水を含むマントル対流シミュレーションを行った。その結果、東半球はより親水成分に富み、かつマントル浅部から内核にいたるまで、超大陸の分布に支配される「Top-down hemispherical dynamics」を介して長波長の大構造を有することが示唆された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】26550020 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

同位体 / 物質循環 / 環境動態 / 金属元素 / 質量分析 / 重金属

【研究成果の概要】

第一遷移金属元素及び軽金属元素において、確立した再現性の高い同位体分析法と迅速単離技術を主要な地質学的・環境学的試料に適用し、目的元素の天然での同位体比の変動幅を測定した。第一遷移金属元素のうち、ニッケルの同位体変動は銅や亜鉛に比べて小さく、また、ホウ素やリチウムには、大きな同位体比の変動幅が認められた。特にエアロゾル試料に含まれるこれらの元素は人為起源由来の割合が大きく、自然由来の試料の同位体比とは異なった値を取るため、人為的に放出された金属元素の環境への負荷量を定量的に把握する同位体指標としての可能性を提案した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】25400524 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

温泉水 / スラブ起源 / 塩水 / 深部流体 / 沈み込み帯 / 構造線 / 同位体 / REE / 物質循環 / スラブ / 熱水 / 流体 / 沈み込み / 有馬型 / スラブ起源流体 / 有馬

【研究成果の概要】

沈み込み帯前弧域において，スラブ流体が直接的に上昇・湧出している可能性を，スラブ流体検出の有効性が高い重元素を用いて制約することを目指し，温泉水に含まれる低含有量重元素の濃縮，抽出手法の開発と分析を行った．
その結果，鉄共沈法を用いてSr-Nd-Pb同位体組成を得ることに初めて成功し，有馬温泉水の起源がフィリピン海スラブにあることを明らかにした（Nakamura et al., 2014）．また，温泉水中の希土類元素の効率的分析方法を開発し，その濃度やパターンから，スラブ由来流体が構造線沿いに余り地殻物質と反応することなく上昇し，浅部で天水と混合して組成多様性を生むことを明らかとした．

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)