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。

地球的水对于地球独特的环境至关重要，它支持生命并驱动板块构造。在这项研究中，我们将确定地球形成早期阶段地幔中保留的水的氢同位素比率，并为“地球的水从哪里来？”这个问题提供约束。在这项研究中，我们从夏威夷群岛和冰岛的火山岩中选择了最适合研究的样本，据说这些火山岩中含有地球形成早期捕获的气体成分，并且具有很高的氦3/4比例。使用二次离子质谱仪 (SIMS) 分析成分（水、二氧化碳、氟、氯、硫）和氢/硫同位素比。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，并为地球内部水的起源和行为提供约束。 2020 财年，我们记录了冰岛调查的样本并准备进行分析。为了简化分析准备，我们购买了池上精机制造的超精密抛光机。因此，需要技巧和细心的抛光以暴露矿物中的熔融包裹体现在几乎可以自动完成，并且样品制备现在可以快速轻松地完成。我们使用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和二次离子质谱仪（SIMS）测量了各种成分的火山玻璃的含水量，这些仪器去年发表了一篇论文。包括本文在内，2020财年作为与本研究相关的研究成果发表了四篇学术论文。

项目成果

Survey of impact glasses in shergottites searching for Martian sulfate using X-ray absorption near-edge structure

使用 X 射线吸收近边缘结构调查火星硫酸盐中的撞击玻璃

• DOI: 10.1016/j.gca.2021.08.026
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 5
• 作者: Shidare Masashi;Nakada Ryoichi;Usui Tomohiro;Tobita Minato;Shimizu Kenji;Takahashi Yoshio;Yokoyama Tetsuya
• 通讯作者: Yokoyama Tetsuya

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

日本北部梅阿寒火山的岩浆生成条件

• DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2021.107323
• 发表时间: 2021-09-01
• 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
• 通讯作者: T. Ushikubo

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
• 影响因子: 0.8
• 作者: Shimizu Kenji;Ushikubo Takayuki;Kuritani Takeshi;Hirano Naoto;Yamashita Shigeru
• 通讯作者: Yamashita Shigeru

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

日本北部梅阿寒火山的岩浆生成条件

• DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2021.107323
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 2.9
• 作者: Kuritani Takeshi;Sato Eiichi;Wada Keiji;Matsumoto Akiko;Nakagawa Mitsuhiro;Zhao Dapeng;Shimizu Kenji;Ushikubo Takayuki
• 通讯作者: Ushikubo Takayuki

Water enrichment in the mid-ocean ridge by recycling of mantle wedge residue

地幔楔残余物的循环利用使洋中脊水富集

• DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117455
• 发表时间: 2022-04-01
• 期刊: Earth and Planetary Science Letters
• 影响因子: 5.3
• 作者: Jia Liu;C. Tao;Jianping Zhou;Kenji Shimizu;Wei Li;Jin Liang;S. Liao;T. Kuritani;E. Deloule;T. Ushikubo;M. Nakagawa;Weifang Yang;Guoyin Zhang;Yunlong Liu;Chuan;Hao Sun;Jingjun Zhou
• 通讯作者: Jingjun Zhou