Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

地球化学 / 地殻・マントル物質 / 地球・惑星内部構造 / 同位体 / 質量分析 / 希ガス / ハロゲン / 中性子照射

本研究では、原子炉における中性子照射による核変換を応用した、希ガス・ハロゲン多元素同時分析の手法を確立した。これをマントルカンラン岩やダイヤモンドなどの地球深部由来の試料に用いることによって、マントルへの表層からの水の沈み込みと、深部マントル物質の上昇が、いずれも深さ100～200kmのマントルにおいて活発に起こっている地球化学的な証拠を見出した。

希ガス / 同位体希釈 / 海水流動 / 海洋環境 / 同位体 / 分析技術 / 海洋化学 / 地球化学

東京大学海洋研究所に設置されている海水中溶存希ガス濃度分析システムを用いて、海水試料の希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン)の精密濃度測定を行なった。フィリピン海の水深4000mまでの海水を分析したところ、中層では北ほど表層水との混合が速いことや、表層水と中層水との混合を示していると考えられる過飽和が見られた。またこれまでほとんど報告されていない深層水の希ガス濃度を分析しその傾向を明らかにした。

海洋循環 / 希ガス / 同位体 / 分析技術 / 海洋化学 / 地球化学

昨年度、海水から溶存気体を抽出し、希ガスを精製・分離し、希ガス存在度を数%の精度で測定できる分析システムを構築したが、今年度さらに改良を行なった。ヘリウムの同位体は海洋化学において有用なトレーサーとして使われており、ヘリウムの存在度が正確に求まればさらに有益な情報が得られることが期待される。そのため、本分析システムでヘリウムについても精度よく測れるようスパイクガスにヘリウム-3を加えた。また、溶存ガス抽出ラインの奥にできるだけ海水が入り込まないように工夫した。
東京大学海洋研究所の海洋調査船の研究航海で海水を採取した。採水方法は、CTD装置を備えたロゼッタ採水器により、一つの地点において深さ方向に異なる海水試料を採取し、大気の汚染を防いでなまし銅管に移してクランプで封入し保管した。採水と同時にCTD装置により、海水の塩濃度、温度、水圧を測定した。これらのデータは希ガスの存在度を議論する上で重要なデータとなる。
実験室に持ち帰った試料は、今回構築した分析システムにより、海水試料中のヘリウムからキセノンまでのすべての希ガス存在度を分析した。海水から溶存ガスを抽出した後、各希ガスのスパイクを加え、同位体希釈法により測定した。その結果、水深が深くなるにつれ希ガスの存在度は高くなり、重い希ガスほど変化が大きかった。これは深いほど水温が低く溶解度が増すことと関係しており、採水した深さの温度と塩濃度から計算される飽和濃度に近かった。また同時に採取した海水のヘリウム同位体比を分析し、希ガスの存在度と合わせ、水塊の起源や混合等の動きについて検討した。