Origin of water in the Earth inferred from hydrogen isotope ratios of volcanic glass and melt inclusions

根据火山玻璃和熔体包裹体的氢同位素比推断地球水的来源

• 批准号: 21H01184
• 负责人: 清水 健二
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01184/
• 关键词: メルト包有物; SIMS; 水素同位体比; 地球の水の起源; 火山ガラス; 地球の水; アイスランド; ハワイ

地球の水は生命を育み、プレートテクトニクスが駆動されるなど地球特有の環境に欠かせない。本研究では、地球形成初期においてマントル中に保持されている水の水素同位体比を求め、「地球の水はどこから来たものか」という問いに対して制約する。本研究ではヘリウム3/4比が高い地球形成初期にトラップされたガス成分を含むとされるハワイ諸島及びアイスランドの火山岩から研究に最適な試料を選定し、ガラスやメルト包有物の揮発性成分量（水、二酸化炭素、フッ素、塩素、硫黄）や水素・硫黄同位体比を2次イオン質量分析計（SIMS）で分析する。得られたデータを解析し、始原マントルの含水量と水素同位体分析比を見積り、地球内部の水の起源と振る舞いに束縛条件を与えることを目的とする。令和４年度は実施したアイスランド調査の試料の記載と分析準備を行った。分析準備を効率化するため、池上精機製の超精密研磨機を購入した。これによって熟練度が必要で気を使う鉱物中のメルト包有物の露出研磨をほぼ自動でできるようになり、試料準備が短時間に簡便にできるようになった。昨年度アップグレードしたフーリエ変換赤外分光計(FTIR)と2次イオン質量分析計（SIMS）で様々な組成の火山ガラスの含水量を測定し、SIMSでの含水量測定におけるマトリックス効果、補正法の主著論文を公表した。この論文を含め、令和４年度の本研究に関わる研究業績として、４編の学術論文を公表した。

地球的水培养生命并驱动板块构造，使其对于地球独特的环境至关重要。这项研究发现，在地球形成的早期阶段，在地幔中保持水的氢同位素比，并限制了一个问题：“地球水从何而来？”在这项研究中，最合适的研究样品是从夏威夷群岛和冰岛的火山岩中选择的，据说这些岩石包含在地球形成开始时被困的气体成分，其氦比为3/4的比例很高，并且使用挥发性成分（水，二氧化碳，氯，氯，硫酸盐）的挥发性成分，含量为光谱仪（SIMS）。目的是分析获得的数据，估计原始地幔的水含量和氢同位素分析比率，并提供对地球内水的起源和行为的约束。在2022年，为冰岛调查编写样品并准备了分析。为了提高分析准备的效率，我购买了由Ikegami Seiki制造的超精确抛光机。这允许在需要熟练和护理的矿物质中几乎自动接触熔体夹杂物，从而使样品的准备简单且短时间内。使用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）和去年升级的二级离子质谱仪（SIMS）测量了各种组合物的火山玻璃的水含量，并公布了用于测量SIMS水含量的基质效应和校正方法的主要论文。已经发表了四本学术论文，包括本文，作为与2022年这项研究相关的研究成就。

项目成果

Conditions of magma generation at the Me-akan volcano, northern Japan

• DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2021.107323
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: Journal of Volcanology and Geothermal Research
• 影响因子: 2.9
• 作者: T. Kuritani;E. Sato;K. Wada;A. Matsumoto;M. Nakagawa;Dapeng Zhao;K. Shimizu;T. Ushikubo

火山ガラスとメルト包有物の揮発性元素からみた地球内部水循環

从火山玻璃和熔体包裹体的挥发性元素看地球内部水循环

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Yamaguchi;T. Kawazoe;T. Inoue;T. Sakai;清水健二
• 通讯作者: 清水健二

Testing the Ontong Java Nui Hypothesis: The Largest Supervolcano Ever on Earth

测试翁通爪哇努伊假说：地球上最大的超级火山

• DOI: 10.5026/jgeography.130.559
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Geography (Chigaku Zasshi)
• 作者: SANO Takashi;TEJADA Maria Luisa G.;NAKANISHI Masao;HANYU Takeshi;MIURA Seiichi;SUETSUGU Daisuke;TONEGAWA Takashi;ISHIKAWA Akira;SHIMIZU Kenji;SHIMIZU Shoka
• 通讯作者: SHIMIZU Shoka

Sulfur in Archean komatiite implies early subduction of oceanic lithosphere

• DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117826
• 发表时间: 2022-11
• 期刊: Earth and Planetary Science Letters
• 影响因子: 5.3
• 作者: Y. Kubota;F. Matsu'ura;K. Shimizu;A. Ishikawa;Y. Ueno

Modification for the matrix effect in SIMS-derived water contents of silicate glasses

SIMS 衍生的硅酸盐玻璃含水量中基体效应的修正

• DOI: 10.2343/geochemj.gj22019
• 发表时间: 2022
• 期刊: GEOCHEMICAL JOURNAL
• 影响因子: 0.8
• 作者: Shimizu Kenji;Ushikubo Takayuki;Kuritani Takeshi;Hirano Naoto;Yamashita Shigeru
• 通讯作者: Yamashita Shigeru