マントルの希ガスとサブダクション・ファクトリー:全地球的物質循環の謎にせまる。

地幔和俯冲工厂中的稀有气体：揭开全球物质循环之谜。

• 批准号: 14740314
• 负责人: 松本 拓也
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740314/
• 关键词: 地球化学; 同位体; 質量分析; マントル; 沈み込み帯; 希ガス; ヘリウム; 地球科学; 同位体比; 地球進化

本年度は当研究の最終年度として、過去のプレート沈み込み帯で激しく交代変質作用をうけた特殊な岩石試料の希ガス同位体分析を行い、その結果を国際学会等で発表した。閣連論文は現在Earth and Planetary Science Letters誌に投稿済で査読を受けている最中である。この研究では、沈み込み帯のマントル内での主要な流体相である水とともに移動する希ガスの痕跡を微細な鉱物中に発見し、その流体の移動がマントルの地球化学的特徴を決定づける主要なキャリアであることをはじめて明らかにした。また、ハワイホットスポット起源岩に見られる大気起源の成分の起源についても希ガス抽出法に工夫を凝らす事によって検討を加えた。深部起源マグマ中に見られる大気的な希ガスについては沈み込むプレートとともにマントルに再注入された成分というよりはむしろ、二次的な混入である可能性が強く、とくに溶岩の急冷ガラスには海水と玄武岩の反応により付加された二次的な大気成分の寄与が大きく、今後同様の試料について研究を行う際には注意が必要である事も示した。結果の一部は本年度の日本地球化学会で発表された。加えてプレカンブリア紀のマントル起源の玄武岩に関する地球化学的研究の結果についての論文を発表し、年代の古い海洋岩石の化学組成と当時の海水成分の関連について議論した。本研究を行った3年間で13編の関連論文を国際誌に発表した。当初の目的であったマントルの進化とプレート沈み込みについて一定の成果を挙げることができたと考える。

今年，也是这项研究的最后一年，我们对过去板块俯冲带遭受严重蚀变的特殊岩石样品进行了稀有气体同位素分析，并在国际会议上展示了结果。该论文已提交给《地球与行星科学快报》杂志，目前正在接受同行评审。在这项研究中，我们在与俯冲带地幔主要流体相水一起移动的微观矿物中发现了稀有气体的痕迹，并揭示了流体运动是地幔地球化学特征的关键决定因素。第一次把它当成一种职业。我们还通过设计一种稀有气体提取方法，研究了夏威夷热点岩石中发现的大气成分的来源。深源岩浆中发现的大气稀有气体很可能是次生污染物，而不是随俯冲板块一起重新注入地幔的成分。同时也表明，玄武岩与地幔之间的反应增加了次生大气成分的贡献。玄武岩体积较大，今后对类似样品进行研究时需谨慎。部分成果已在今年的日本地球化学会会议上公布。此外，他还发表了一篇关于源自前寒武纪地幔的玄武岩地球化学研究成果的论文，讨论了较古老的海相岩石的化学成分与当时海水成分的关系。在我进行这项研究的三年里，我在国际期刊上发表了 13 篇相关论文。我们相信，我们已经能够在地幔和板块俯冲的演化方面取得一定程度的成果，这也是我们最初的目标。

项目成果

J.Matsuda, T.Matsumoto, H.Sumino, K.Nagao, J.Yamamoto, Y.Miura, I.Kaneoka, N.Takahata, Y.Sano: "The He-3/He-4 ratio of the new internal He standard of Japan (HESJ)"Geochemical Journal. 36. 191-195 (2002)

J.Matsuda、T.Matsumoto、H.Sumino、K.Nagao、J.Yamamoto、Y.Miura、I.Kaneoka、N.Takahata、Y.Sano：“新内部的 He-3/He-4 比率

S.Mizote, T.Matsumoto et al.: "Noble gases of Muong Nong-type tektites : Their implication"Meteoritics and Planetary Sciences. 38. 747-758 (2003)

S.Mizote、T.Matsumoto 等人：“Muong Nong 型玻璃陨石的稀有气体：它们的含义”流星学和行星科学。

T.Matsumoto et al.: "Isotope fractionation of neon during stepheating?"Terra Nova. 16. 23-26 (2004)

T.Matsumoto 等人：“步进加热过程中氖的同位素分馏？”Terra Nova。

Y.Nishio, S.Nakai, J.Yamamoto, H.Sumino, T.Matsumoto et al.: "Li, Sr, and Nd isotope systematic of the mantle-derived ultramafic xenoliths"Earth and Planetary Science Letters. 217. 245-261 (2003)

Y.Nishio、S.Nakai、J.Yamamoto、H.Sumino、T.Matsumoto 等人：“地幔源超镁铁质捕虏体的 Li、Sr 和 Nd 同位素系统”地球与行星科学快报。

S.J.Xu, Z.Fang, T.Matsumoto et al.: "He and Ar isotopes in mantle megacryst minerals from Nushan and Yingfengling in SE China"Chinese Science Bulletin. 48. 1624-1630 (2003)

S.J.Xu，Z.Fang，T.Matsumoto等：“中国东南女山和迎风岭地幔巨晶矿物中的He和Ar同位素”中国科学通报。