【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】15H02630 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

島弧火成作用 / プレート境界沈み込み / マグマ生成過程 / 鞍部チリ弧 / 南部チリ弧 / 線状変質帯（破砕帯） / 第四紀火山 / 親水性元素 / 流体の付加 / マグマ成因 / チリ弧 / 南部火山地帯 / 沈み込み帯 / 線状変質帯 / アンチモン / 地殻・マントル物質 / 地球化学 / 火山 / 地質学 / テクトニクス / 脱水融解作用 / マグマ成因論 / 断裂帯 / 地殻・マントル化学 / マグマ・火成岩 / 同位体・放射年代 / 物質循環 / 脱水作用 / トランスフォーム断層

【研究成果の概要】

比較的若い形成年代を持つナスカプレートが沈み込んでいる南部チリ弧では海洋地形から破砕帯（線状変質帯）が沈み込んでいる地域を明瞭に把握できる．本研究により，この破砕帯が沈み込む直上に位置する第四紀島弧火山を構成する火山岩類はそれ以外の周囲の火山に比べ，非常に高い親水性元素（例えば，Cs, Rb, Ba, K, Pb, Sr, Sbなど）の濃集が認められた．このことから，破砕帯が沈み込んでいる直上に位置する火山においては，通常の島弧火成作用よりも流体の付加が大きくなり，マントルウェッジの部分融解量が増大し火成活動が活発化していることが明らかになった．

【研究の社会的意義】

今回，南部チリ弧に分布する島弧火山帯において，沈み込む海洋プレートに発達する断裂帯直上の第四紀火山の島弧火成活動は通常の地域の火山に比べ流体の付加が増大し，活発化していることが明らかになった．南部チリ弧では比較的若い海洋プレートが沈み込んでいるため，海底地形から破砕帯の位置は明瞭に把握できるが，古い海洋プレートが沈み込んでいる東北日本弧や伊豆―小笠原弧ではその上に厚い堆積物が覆っているためその位置は明確でない．しかし，今回得られた地球化学的解析法を駆使すれば，環太平洋火山地帯全域の第四紀火山において，どの火山が今後活発化するか推定できうる重要な基礎データになる可能性がある．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】38,610千円 (直接経費: 29,700千円、間接経費: 8,910千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】26400513 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地質学 / 地球化学 / 地殻流体 / 大陸地殻 / 部分溶融 / 花崗岩形成論 / 物質循環 / 大陸衝突帯 / 塩素 / ホウ素 / 電気石 / 花崗岩 / ジルコン / 塩水 / 変成作用 / モナズ石 / 希土類元素 / 流体

【研究成果の概要】

大陸衝突帯であるヒマラヤの部分溶融していない中～下部地殻では含ホウ素流体活動が広くみとめられ、鉱物化学組成から推定された流体の塩濃度は海水程度であった。一方、約6億年前の衝突帯下部地殻が露出する南極のリュツォ・ホルム湾とセール・ロンダーネ山地では、後退変成期のみならず昇温変成期にも中部～下部地殻で塩素に富む流体活動が起きていたこと、および外部からの含塩素流体の流入に加え、岩石が部分溶融を経験することにより、流体中の塩素濃度が上昇した可能性が高いことがわかった。ヒマラヤと南極にみられた流体組成の違いは部分溶融の有無や程度の違いに起因するかもしれない。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】21310019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋生態系 / 食物網 / 物質循環 / プランクトン / 生活史 / 餌料環境 / 海洋生態 / 環境変動 / 水産学 / 地球化学 / 地球科学

【研究成果の概要】

前年度末から収集していた現場における非捕食死個体推定のための生化学試料(核酸比・酸化ストレスマーカー)が、東日本大震災に伴う停電により全て溶け、腐敗し分析不能となってしまったため従来計画していた親潮海域の現場観測・実験的手法から、過去試料の分析に重点を置いて解析を行った。親潮域ではカイアシ類Eucalanus雌親の餌料摂取履歴が生み出された幼体の死亡率に間接的に影響することを明らかにした。これは珪藻餌料摂取量に正比例して増加することが明らかとなったが、高度不飽和脂肪酸やリン脂質を十分に蓄積しでいる雌親から生み出された幼体では影響が少ない事が明らかとなった。また昨年度行ったポストブルーム期航海の試料解析を行い、初夏の動物プランクトン群集の餌環境と摂餌圧の解析を進めた結果、この時期のカイアシ類群集の主要餌料として繊毛虫等の微少動物プランクトンに加え、クリプト藻が重要である事が明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2012

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】18840015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大気化学 / 太古代・原生代 / 物質循環 / メタン / タイタン / 有機物エアロゾル / 地球化学 / アストロバイオロジー / 地表環境 / 炭素同位体比 / 全球凍結現象

【研究成果の概要】

太古代と原生代の境界にあたる25-20億年前には、地球進化における最大規模の表層環境の変動があったことが知られている。この時代には、太古代のメタンを含む還元的な大気組成が、原生代以後の酸素を含む酸化的な組成へと変わり、また同時期に、大規模氷河期が繰り返し生じたことが示されている。しかしながら、このような大気組成の進化と気候変動の間にどのような因果関係があったのか、還元的大気をもつ天体の地表環境や物資循環はどのように成り立っているのか、といった詳細に関しては、ほとんどわかっていない。
本研究では、室内実験と野外採取試料の分析を行い、原生代初期及び太古代の地表環境や大気進化を明らかにすることを目的とする。本年度は、カナダ・オンタリオ州で採取した約23億年前の氷河性堆積物に対して、氷河期直後のオスミウムと炭素の同位体比の高解像度分析を行った。その結果、氷河の退氷に伴い、オスミウムの酸化的風化が開始していることを明らかにした。このことは、氷河期後の温暖化への環境変動が引き金となり、その結果として大気酸素濃度の増大が引き起こされていることを示唆する。
さらに室内実験においては、土星の衛星タイタンを例に、大気中にメタンを含む還元大気をもつ天体の地峡環境の安定性を調べた。具体的には、光化学反応により、大気中でメタンから生成される有機物エアロゾルの表面反応や成長率を実験的に求め、大気-表層間の物質循環やタイタンの大気組成に果たした役割を議論した。特に、最新のカッシーニ探査機による詳細な大気組成の観測結果と、我々の実験により予想される大気組成を比較し、有機物エアロゾルの表面反応が現在の大気組成を維持する役割を果たしていることを示した。

【研究種目】若手研究(スタートアップ)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】2,760千円 (直接経費: 2,760千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】18510012 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

環境解析 / 物質循環 / 水環境 / 地球化学

【研究成果の概要】

わが国では、河川水中の主要成分に関する学術的な研究例は少なく、陸水の研究は、生活・産業排水の影響を評価するための有害物質の挙動や、放射性廃棄物の処分を視野に入れた深部地下水の水質形成機構に重点がおかれている。また、行政が全国的に実施している河川の水質調査は、生活環境項目や健康項目に限定されており、水質を決定づける主要成分の挙動については、関心が払われていない。こうした現状を鑑みたとき、水環境の基盤情報たる溶存成分に関する知見の蓄積は、物質循環への地球化学的な興味のみならず、環境問題の解決に向けても有意義であると考えられる。そこで本研究では、広範囲に渡る河川水質の全体像を把握することを目的として、河川水試料の実地採取ならびに分析を実施することとした。2006・2007年度は、東北・北陸地方の約100河川において、春・秋の2回にわたって同一地点における水試料の採取と化学分析を行った。採取した水試料は速やかに研究拠点に持ち帰り、溶存成分の化学分析を行った。その結果、本研究により得られた分析値は、1950年代に測定された値に比べて、塩化物イオンと主要陽イオンのすべての濃度について10〜30%程度の上昇が見られた。また、人為的な影響を顕著に受ける硝酸イオンについては平均180%の上昇が観測された。これに対して、岩石風化といった天然由来の成分であるケイ素については、ほとんど変化が見られなかった。また、これら溶存成分の濃度を支配する非人為的作用について化学量論的な計算を行ったところ、比較的開発の進んでいない火山地域の河川についてはケイ酸塩鉱物の風化の有意な影響が見られたが、他の河川については炭酸塩鉱物の風化作用により支配されていることが判明した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】1,380千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 180千円)