海洋島火山岩のBa安定同位体比で沈み込みスラブの行方を追う

利用大洋岛火山岩的 Ba 稳定同位素比追踪俯冲板块的命运

基本信息

批准号：
22K03767
负责人：
宮崎隆
金额：
$ 2.66万
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 (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

海洋島火山岩のBa安定同位体比を用いて、地球内部へ沈み込んだスラブの行方を定量的にトレースできるか検証を行うため、必要かつ最適な試料選択を行った。本研究を実施するラボにおいて高精度のSr,Nd,Pb,Hf同位体データが取得された試料から、異なるマントル端成分が同一海洋島で認められるライババエ島の試料を最初の分析試料として選択した。ライババエ島は、研究代表者自身が高精度のSr,Nd,Pb,Hf同位体分析を実施しており、分析で使用した同一の粉末試料を所持している。さらに、ライババエ島に認められる異なるマントル端成分の特徴から、それぞれのマントル端成分は、沈み込み物質の寄与率が異なると推定される。海洋島から得られる試料には海水による変質が心配されるため、通常、同位体分析を行う前に、粉末試料は酸溶液によるリーチングを行い変質の影響を取り除く。しかし、リーチングによる変質除去効果およびBa安定同位体比への影響は明らかではない。そこで、リーチング前粉末試料およびリーチング済み粉末試料をセットにして分析を行うことで、リーチングの有効性を明らかにするために必要な定量データを得ることにした。これら粉末試料は秤量後、強酸により分解を行い、6M塩酸に溶解したストック溶液とした。このストック溶液から一定量のBaが含まれるように分取を行い、そこにダブルスパイクを加えた混合溶液を作製した。この溶液から、陽イオン交換樹脂を用いてBa溶離液を回収した。Ba溶離液は、今後濃縮したのち、表面電離型質量分析計でBa安定同位体比の測定を実施する予定である。また、並行して文献調査を進めた結果、スラブ物質が海洋島火山岩マグマへ混入することで変化するBa安定同位体比の差異は非常に僅かであることが推定された。このため、この差異をクリアに検出するために、分析精度向上を目指した分析法改良も進めた。

为了验证是否可以利用大洋岛火山岩的 Ba 稳定同位素比来定量追踪俯冲到地球内部的板块的命运，我们选择了必要的和最佳的样本。在本研究实验室获得高精度Sr、Nd、Pb、Hf同位素数据的样品中，我们选择了来自莱巴巴岛的样品，该岛在同一大洋岛屿上发现了不同的地幔边缘成员，作为第一个样品进行分析。在莱巴巴岛，首席研究员亲自进行高精度的 Sr、Nd、Pb 和 Hf 同位素分析，并拥有用于分析的相同粉末样品。此外，根据Raibabay岛观测到的不同地幔边缘组分的特征，估计各地幔边缘组分对俯冲物质的贡献率不同。由于从海洋岛屿获取的样品担心海水引起的蚀变，因此在同位素分析之前通常用酸溶液浸出粉末样品以消除蚀变的影响。然而淋滤对蚀变去除和Ba稳定同位素比值的影响尚不清楚。因此，我们决定使用一组浸出前的粉末样品和浸出后的粉末样品进行分析，以获得阐明浸出有效性所需的定量数据。称量这些粉末样品后，用强酸分解，制备溶解在6M盐酸中的储备溶液。将该储备溶液分级以含有一定量的Ba，并且向其中添加双加标以产生混合溶液。使用阳离子交换树脂从该溶液中回收Ba洗脱液。浓缩 Ba 洗脱液后，我们计划使用表面电离质谱仪测量 Ba 稳定同位素比率。另外，根据平行文献综述的结果，估计板状材料混入大洋岛火山岩岩浆时Ba稳定同位素比变化的差异很小。因此，为了清楚地检测到这种差异，我们不断改进分析方法，以提高分析精度。