ウラン・トリウム放射非平衡を用いた島孤マグマ供給系の進化の研究

利用铀钍辐射非平衡研究岛屿岩浆供应系统演化

• 批准号: 01J04299
• 负责人: 横山 哲也
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J04299/
• 关键词: ウラン・トリウム放射非平衡; 三宅島火山; TIMS; ラジウム; タイムスケール; 沈み込み帯; 高精度同位体分析; 三宅島; ^<226>Ra

本研究の目的は火山噴出物におけるU-Th放射非平衡を用い、島弧マグマの発生から噴出までの諸現象に詳細な時間軸を与え、それを物理化学的に定量化することである。私はこれまでに三宅島溶岩の主要元素、微量元素、Sr・Nd・Pb同位体組成、及びU-Th-Ra放射非平衡を測定し、三宅島のマグマ形成に寄与したスラブ由来流体が、その放出からわずか数千年以内で地表での噴出に至ることを見出していた。昨年この結果を論文化し、国際誌JGRに発表した。本年度は鉱物単位でのRa-Th放射非平衡測定法を可能とするため、微小量Ra分析法の開発を行った。TIMSによる分析中の同位体分別効果を防ぐため、TETIMS法を世界で初めてRaに適用した。その結果、従来50fg必要であったRaの使用量を、最小1fgにまで減少することに成功した。本法を用いて、最近500年に噴出した三宅島溶岩のRa-Th非平衡を測定した。また、1983年溶岩の斜長石中のRa-Th非平衡を測定した。この斜長石のRa含有量は3fg/gしかなく、私が昨年開発した方法では測定不可能であったが、本年度開発した方法により高精度定量分析が可能となった。その結果、三宅島溶岩のRa-Thシステマティクスは一連の分別結晶作用では説明できず、非平衡度の異なる2つのマグマ、すなわち、高い非平衡度と低いTh濃度を持つ玄武岩質マグマ(BEM)と、低い非平衡度と高いTh濃度を持つ安山岩質マグマ(AEM)との混合により形成されたことが判明した。年代学的にはBEMの方がAEMより若く、したがって、500年以上前から定常的に存在したAEMに、新たにBEMが断続的に貫入しつづけていることが判明した。この結果を9月の岩石学会(仙台)にて口頭発表した。また、Goldschmidt国際会議(倉敷)において、これまで私が開発したU-Th-Ra分析法の総括を口頭発表した(招待講演)。

The purpose of this study is to quantify the detailed Timeline and physico-chemical characteristics of U-Th radiation nonequilibrium, island arc generation and eruption phenomena in volcanic ejecta. The main elements, trace elements, Sr·Nd·Pb isotope composition and U-Th-Ra radiation disequilibrium of Miyake lava were determined. The formation of Miyake lava was related to the origin of fluid, and the emission of water was observed within thousands of years. Yesterday's results on culture, international journal JGR report. This year, the Ra-Th non-equilibrium method for the determination of the concentration of trace amounts of Ra was developed. The TIMS method is applicable to the analysis of isotopes in the world Results: 50fg necessary, Ra usage: 1fg minimum, Ra usage: 1fg minimum, Ra usage: 1fg minimum. This method is used to measure Ra-Th nonequilibrium in Miyake Island lava for the last 500 years. Ra-Th nonequilibrium in plagioclase from lava in 1983 was determined. The content of plagioclase Ra is 3fg/g, and the method developed last year is impossible to determine. The method developed this year is possible for high-precision quantitative analysis. The results show that the crystallization of Miyake lava is different from that of basalt (BEM) and andesite (AEM). Chronological analysis shows that there is a constant existence of BEM more than 500 years ago, and a new penetration of BEM more than 500 years ago. The results of this study were presented orally by the Institute of Rock Science (Sendai) in September. Oral presentation on the development of U-Th-Ra analytical methods at Goldschmidt International Conference (Kurashiki)

项目成果

T.Yokoyama, K.Kobayashi, T.Kuritani, E.Nakamura: "Mantle metasomatism and rapid ascent of slab components beneath island arcs : Evidence from ^<238>U-^<230>Th-^<226>Ra disequilibria of Miyakejima volcano, Izu arc, Japan"Journal of Geophysical Research. 10

T.Yokoyama、K.Kobayashi、T.Kuritani、E.Nakamura：“地幔交代作用和岛弧下板块成分的快速上升：来自 ^<238>U-^<230>Th-^<226>Ra 不平衡的证据

Tetsuya Yokoyama, Eizo Nakamura: "Precise determination of ferrous iron in silicate rocks"Geochimica et Cosmochimica Acta. 66. 1085-1093 (2002)

Tetsuya Yokoyama、Eizo Nakamura：“硅酸盐岩石中亚铁的精确测定”Geochimica et Cosmochimica Acta。

T.Kuritani, T.Yokoyama, K.Kobayashi, E.Nakamura: "Shift and rotation of composition trends by magma mixing : 1983 eruption at Miyake-jima volcano, Japan"Journal of Petrology. 44. 1895-1916 (2003)

T.Kuritani、T.Yokoyama、K.Kobayashi、E.Nakamura：“岩浆混合引起的成分趋势的转变和旋转：1983 年日本三宅岛火山喷发”《岩石学杂志》。

Tetsuya Yokoyama, Eizo Nakamura, Katsura Kobayashi, Takeshi Kuritani: "Timing and trigger of arc volcanism controlled by fluid flushing from subducting slab"Proceedings of the Japan Academy. 78 Ser.B. 190-195 (2002)

Tetsuya Yokoyama、Eizo Nakamura、Katsura Kobayashi、Takeshi Kuritani：“俯冲板块流体冲刷控制的弧火山活动的时间和触发”日本科学院院刊。