ハフニウム同位体を用いた島弧火山マグマ発生過程の研究

利用铪同位素研究岛弧火山岩浆生成过程

• 批准号: 16740308
• 负责人: 羽生 毅
• 金额: $ 1.98万
• 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 Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16740308/
• 关键词: ハフニウム; 同位体; 火山; 島孤; マグマ; 沈み込み帯; 島弧; 背弧海盆

スラブの沈み込みやマントル対流といったマントルの分化過程を、Hf同位体を用いてアプローチしていくのが本研究の目的である。(1)沈み込むスラブの研究大陸性島弧である東北日本弧のHf-Sr-Nd-Pb同位体分析の結果から、スラブの脱水においてHf同位体はSr-Nd-Pbとは異なる挙動を示し、これらの同位体系が沈み込み帯における火成活動を調べるための有効なトレーサーであることが示された。この成果は論文にまとめ、G-cubedに受理された。一方海洋性島弧においてはこれまでスラブ脱水が島弧火成活動の主原因であると言われてきたが、ケルマデック弧ではみスラブ脱水とスラブ融解が同時に起きている可能性が指摘されてきた。このことを明確にするためにHf同位体を応用する研究を行った結果、ほとんどの海山はスラブ脱水の影響を受けているが、前弧域に存在する海山はスラブ融解の影響を受けていることが分かった。このことは比較的冷たいスラブの沈み込みにおいても小規模ではあってもスラブ融解が起こっていることを示唆する。この成果は論文にまとめ、投稿中である。(2)マントル内物質循環に関する研究上記の研究から、スラブが沈み込む時の脱水作用で、Pb>Sr>>Nd>Hfの関係でスラブから元素が移動することが分かった。そこで過去に沈み込んだスラブを起源としていると考えられるプルーム物質について、そのモデルが真に妥当であるのかを検証するための研究を行った。ポリネシア地域のプルーム起源の火山岩についてHf同位体等を分析した結果、Nd>Hfの関係を除いて確かにPb>Sr>>Hfのように元素が枯渇していることが分かった。従ってこのプルームの起源は過去に沈み込んだスラブと考えられるが、Nd<Hfとなっていたことは過去の海洋地殻(スラブの一部)が現在のそれとは異なり、より高圧の領域で部分溶融してできたことを示唆している。

本研究的目的是利用 Hf 同位素研究地幔分异过程，例如板片俯冲和地幔对流。 (1)俯冲板片研究 从大陆岛弧东北日本弧的Hf-Sr-Nd-Pb同位素分析结果表明，Hf同位素在板片脱水过程中的表现与Sr-Nd-Pb不同。这些同位素是研究俯冲带岩浆作用的有效示踪剂。结果总结在一篇论文中并被G-cubed接受。另一方面，在大洋岛弧中，有人说板片脱水是弧岩浆活动的主要原因，但在克马德克岛弧中，有人指出板片脱水和板片熔化可能同时发生。为了澄清这一点，我们利用Hf同位素进行了研究，发现大多数海山都受到板片脱水的影响，但位于弧前区域的海山却受到板片熔化的影响。这表明，即使在相对冷的板片俯冲过程中，也会发生板片熔化，尽管规模很小。结果总结在一篇论文中，目前正在提交。 (2)地幔物质循环研究 上述研究表明，板片下沉时，由于脱水，元素以 Pb>Sr>>Nd>Hf 的关系从板片中移出。因此，我们进行了研究，以验证这种被认为源自过去俯冲板块的羽流物质模型是否真正有效。对波利尼西亚地区火山岩中的Hf同位素分析结果发现，除了Nd>Hf的关系外，元素确实处于贫化状态，例如Pb>Sr>>Hf。因此，这个羽流的起源被认为是过去俯冲的板片，但Nd<Hf这一事实意味着过去的洋壳（板片的一部分）与现在的不同，并且部分熔融。这表明它是这样做的。