マントル物質に含まれる流体の解析に基づくマントルウエッジにおける水の挙動の解明

基于地幔材料中所含流体的分析阐明地幔楔中的水行为

基本信息

批准号：
17740355
负责人：
角野浩史
金额：
$ 2.3万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740355/
关键词：
希ガス同位体マントルウエッジ沈み込み質量分析

项目摘要

本年度の目標は、(1)希ガス質量分析計の高感度化と、(2)水を含むマントル物質の採取・分析試料の調整および放射化であった。幸い、名古屋大学の水上知之博士から、過去に水を含むマントル物質であった四国・東赤石カンラン岩体の試料を提供していただき、試料採取にかける時間と経費を節約できた。この試料には、マントルウエッジにおける水の痕跡である蛇紋石の他、カンラン岩体上昇時に形成された蛇紋石や、地表における風化作用により形成された蛇紋石が含まれている。そこでマントル起源の蛇紋石が、新鮮なカンラン石斑晶に取り込まれている点に着目し、まず試料を加熱して蛇紋石を分解することで、カンラン石外部の蛇紋石から希ガスを抽出し、次いで試料を破砕することで、カンラン石というカプセルに保持されていた、マントル起源の蛇紋石に由来する希ガスを選択的に抽出した。また東赤石岩体の上昇年代が約1億年前と古いため、この間に生じた放射壊変起源希ガスの量を知る必要があった。このため試料を日本原子力研究所の大洗材料試験炉で放射化し、^<40>Ar-^<39>Ar年代測定の手法を応用して、放射壊変起源希ガスの量を見積もった。このようにして、マントルウエッジで水とともにカンラン石に取り込まれた希ガスの同位体組成を決定できた。プレートの沈み込みに伴いマントルウエッジに供給される希ガスの同位体組成は、海洋地殻や堆積物に含まれる希ガスから推定されてきたが、実際のマントル物質を用いてその同位体組成を明らかにしたのは本研究が始めてである。国際会議における発表への反響も大きく、現在投稿論文を準備中である。希ガス質量分析計の高感度化については、イオンビームを観察してイオン源を調整するための、マルチチャンネルプレートを備えた真空チャンバーを設計・製作した。しかし現在用いている四重極レンズ式イオン源が比較的高感度な状態で安定して使用できていることから、更なる改造は見合わせている。

今年的目标是（1）提高稀有气体质谱仪的灵敏度，（2）收集含有水的地幔物质，调整和激活分析样品。幸运的是，名古屋大学的Mizukami Tomoyuki博士为我们提供了Higashi-Akaishi Orange Rocks的样本，这是一种过去含有水的地幔材料，为我们节省了抽样的时间和费用。除了蛇形楔形上的水痕迹外，这些样品还包括橄榄岩升起时形成的蛇形，以及通过在表面上耐磨而形成的蛇形。 Therefore, we focused on the fact that serpentine, which originated from mantle, is incorporated into fresh olivine phenocrystals, and first heated the sample to decompose the serpentine, extracting the noble gas from the serpentine outside the olivine, and then crushing the sample to selectively extract the noble gas from the mantle-origin serpentine, which was held in a capsule called olivine.此外，自从东阿卡西岩的兴起大约1亿年前，就必须知道此期间辐射衰减起源的稀有气体数量。因此，在日本原子能研究所的OARAI材料测试反应器上激活了样品，并使用 ^<40> ar- ^<39> AR定型方法估算了辐射衰减的稀有气体量。以这种方式，可以确定在橄榄石中用水在地幔楔上吸收的贵重气体的同位素组成。供应给地幔楔的贵重气体的同位素组成是根据板俯冲估计的，这是从海壳和沉积物中包含的贵重气体中估计的，但是这项研究是第一次使用实际地幔材料揭示了同位素组合物。在国际会议上对演讲的回应也很大，目前正在准备提交文件。为了提高稀有气体质谱仪的灵敏度，设计和制造了配备多通道板的真空室，以通过观察离子束来调节离子源。但是，自当前以相对较高的灵敏度状态使用的四极晶型离子源以来，已经进行了进一步的修改。