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(2004年1月11日カウント開始) |
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2007. 6. 16 updated (帰国に伴い更新停止、以後は東大のページへ) |
※2007年6月16日にイギリスから帰国し、東大に復帰しました。以後の更新はこちら。
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キンバーライトマグマの起源
地球深部(約 150km 以深)の高温・高圧下で生成したダイヤモンドは、キンバーライトマグマと呼ばれるマグマの噴火によって地表にもたらされます。兼岡一郎先生(東大地震研究所名誉教授)をリーダーとするキンバーライト・プロジェクトの一環として、希ガス同位体組成からその起源について制約を加えようとしています。
これまでにロシア・Udachnaya産のキンバーライトについて、ハワイなどのホットスポット地域の火山岩によく似た、プルーム起源であることを示すネオン同位体組成を見出しています(Geophysical Research Letters, 33, L16318, doi:10.1029/2006GL027144)。
この試料や他のキンバーライト試料について、より詳細な希ガス同位体分析と、下記の手法を用いたハロゲン元素の分析をおこなうことで、ダイヤモンドをもたらすほどの深部から上昇してきたキンバーライトマグマの起源と、ひいてはダイヤモンドの起源まで、明らかにしたいと考えています。
マントルウエッジ起源かんらん岩に遺された、沈み込んだ希ガスとハロゲン元素の痕跡の探索
名古屋大学の S. Wallis 博士と水上知行博士との共同研究で、過去に沈み込み帯のマントルウエッジ(沈み込むプレートと沈み込まれるプレートに挟まれた部分)であった、四国中央部の東赤石かんらん岩について、希ガスとハロゲン元素の特徴を調べようとしています。
このかんらん岩は、沈み込み帯の火山でみられる特徴と比べて、より沈み込んだプレートの影響が顕著な希ガス同位体組成を持つことが、これまでの研究で分かっています(AGU 2005 Fall Meeting にて発表)。
マントルウエッジでは、沈み込んだプレートから放出される水が、マグマ生成の重要な鍵と考えられています。海水に多く含まれるハロゲン元素と、マントルと沈み込んだプレートで同位体組成が大きく異なる希ガスを組み合わせれば、マントルウエッジにおける水の挙動について重要な情報を得ることができるでしょう。マンチェスター大の C.J.Ballentine 教授は、沈み込んだ希ガスの痕跡をマントル起源地熱ガス中に見出すなど、地球内部の希ガス研究の最前線にいますので、協力してマントル内の希ガス物質循環モデルを構築しようと目論んでいます。
超高感度希ガス質量分析技術を用いたハロゲン元素の検出
周期律表で希ガス元素のすぐ隣にあるハロゲン元素(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)は、原子炉での中性子照射により特定の希ガス同位体に変換されます。この希ガス同位体を、超高感度の希ガス質量分析計で検出することによって、ハロゲン元素の組成や、同様に希ガスに変換されるカリウム、カルシウム、バリウム、ウランなどの組成を、他の手法に比べてはるかに高い感度で求めることができます(これを応用したのが 40Ar-39Ar 法や I-Xe 法といった年代測定法です)。
マンチェスター大の R.Burgess 博士は、ダイヤモンドや鉱床鉱物にこの手法を応用して、それらの起源やマントル中のハロゲン元素組成について様々な情報を得てきました。また同じく J.Gilmour 博士は、RELAX と呼ばれる特殊な質量分析計を使って、キセノンの同位体比を超高感度で分析してきた第一人者です。
彼らの手法を学んで、希ガスとハロゲン元素を組み合わせた新しい地球化学的手法を、マントル起源物質に応用していきたいと考えています。