超高感度希ガス質量分析装置の製作によるマントル起源流体のレーザー希ガス局所分析

通过制造超灵敏稀有气体质谱仪对幔源流体进行激光稀有气体局部分析

• 批准号: 14703001
• 负责人: 角野 浩史
• 金额: $ 14.06万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14703001/
• 关键词: 質量分析; 希ガス同位体; 同位体地球化学; イオン化; マントル捕獲岩; 質料分析

今年度は、昨年度までに立ち上げた、四重極レンズイオン源を新たに搭載した超高感度希ガス質量分析計の実用化と、紫外レーザーアブレーション装置を用いた希ガス局所分析の試みを行った。四重極レンズイオン源は、レンズを使用しない場合に比べて最大5倍程度の感度の向上がみられたが、イオンビーム像が上手く結実しないことによる質量分解能の低下と、希ガス元素ごとで最適条件が異なるといった問題があることが明らかになった。そこで現状では、マントル起源流体の起源を知る上で最も重要なHeについて最適化し、8×10^<-4>A/Torrという高感度と、He同位体分析に不可欠な^3HeとHDを識別できる分解能(500以上)を両立させている。他の希ガスについても四重極レンズの電圧を0にし、従来型のNier型イオン源として動作させることにより、例えばArで1×10^<-3>A/Torr程度の、実用上十分な感度を得ている。このイオン源を用いてマントル捕獲岩や火山ガスの分析を行い、成果が公表され始めている。また紫外レーザーを用いた、試料の微小領域からの希ガス抽出の手始めとして、希ガスをドープした玄武岩ガラスを分析した。厚さ200マイクロメートル程度に研磨した平板試料に、レーザーを用いて直径50マイクロメートルの穴を開け、その領域から抽出された希ガスを上記の質量分析計を用いて分析した結果、Ne、Ar、Kr、Xeの各希ガス含有量はそれぞれ100〜1000ppmで、各希ガス元素がほぼ等量含まれる原料ガスが、その元素比を保ったまま玄武岩ガラスに封じ込められていることが分かった。これに対してHe含有量は1ppm以下であり、ガラスを合成する際に脱ガスしたと考えられた。このようにレーザー希ガス局所分析を行う体制が整ってきたので、今後はこれらのシステムを用いて、マントル物質中の流体包有物の希ガス局所分析を行うことを計画している。

Our annual ま は, yesterday で に stand on ち げ た, quad レ ン ズ イ オ ン source を new た に carry し た ultra high sensitivity when ガ ス quality analysis meter の be used と, ultraviolet レ ー ザ ー ア ブ レ ー シ ョ を ン device with い た bush ガ ス bureau analysis の try み を line っ た. Quad extremely レ ン ズ イ オ ン source は, レ ン ズ を use し な に い occasion than べ て five times the largest degree の sensitivity の upward が み ら れ た が, イ オ ン ビ ー ム like が overhand knot く be し な い こ と に よ る, and in low quality can decompose の と ガ ス element ご と で optimal condition が different な る と い っ た problem が あ る こ と が Ming ら か に な っ た. そ こ で status quo で は, マ ン ト ル origin origin of the fluid の を know る で も most important な He に つ い て optimization し, 8 x 10 ^ < - > 4 A/Torr と い う Gao Gan と, He with A body analysis に not owe な ^ 3 He と HD を recognition で き る can decompose (500 +) を struck made さ せ て い る. And his の ガ ス に つ い て も quad extremely レ ン ズ の electric 圧 を 0 に し, 従 to の Nier type イ オ ン source と し て action さ せ る こ と に よ り, example え ば Ar で 1 x 10 ^ < - > 3 A / の Torr, を must be used very な sensitivity て い る. こ の イ オ ン source を with い て マ ン ト ル capture や volcanic rock ガ ス の line analysis を い, results が male table さ れ beginning め て い る. ま た ultraviolet レ ー ザ ー を with い た tiny areas, try の か ら の bush ガ ス out の hand starting め と し て, bush ガ ス を ド ー プ し た basalt ガ ラ ス を analysis し た. Thick さ 200 マ イ ク ロ メ ー ト ル grinding degree に し た tablet sample に, レ ー ザ ー を with い て diameter of 50 マ イ ク ロ メ ー ト ル の den を け, そ の field か ら spare さ れ た bush ガ ス を written の quality analysis meter を with い て analysis し た results, Ne and Ar, Kr and Xe の each bush ガ ス contain quantity は そ れ ぞ れ 100 ~ 1000 pp M で, each ガ ス element が ほ ぼ amount including ま れ る materials ガ ス が, そ の elements than を bartender っ た ま ま basalt ガ ラ ス に sealing じ 込 め ら れ て い る こ と が points か っ た. こ れ に し seaborne て He は contain quantity below 1 PPM で あ り, ガ ラ ス を synthetic す る interstate に ガ off ス し た と exam え ら れ た. こ の よ う に レ ー ザ ー bush ガ ス bureau analysis system of line を う が whole っ て き た の で, future は こ れ ら の シ ス テ ム を with い て, マ ン ト ル material の fluid have a content の bush ガ ス bureau analysis line を う こ と を project し て い る.

项目成果

Noble gas and carbon isotopes of fumarolic gas from Iwojima volcano, Izu-Ogasawara arc, Japan : implications for the origin of unusual arc magmatism.

日本伊豆-小笠原弧硫磺岛火山的稀有气体和喷气气体的碳同位素：对异常弧岩浆作用起源的影响。

• 发表时间: 2004
• 期刊: Chemical Geology 209
• 作者: Sumino H.;Notsu K.;Nakai S.;Sato M.;Nagao K.;Hosoe M.;Wakita H.
• 通讯作者: Wakita H.

He-Ar and Nd-Sr isotopic compositions of ultramafic xenoliths and host alkali basalts from the Korean peninsula

• DOI: 10.2343/geochemj.39.341
• 发表时间: 2005
• 期刊: Geochemical Journal
• 影响因子: 0.8
• 作者: Kyu Han Kim;K. Nagao;Tsuyoshi Tanaka;H. Sumino;Toshio Nakamura;M. Okuno;J. B. Lock;Jeung-Su Youn;Jeehye Song

マントル捕獲岩の希ガス研究:希ガスで探るマントルメタソマティズム

地幔捕虏体中的稀有气体研究：利用稀有气体探索地幔交代作用

• 发表时间: 2005
• 期刊: 岩石鉱物科学 33(印刷中)
• 作者: 角野浩史;山本順司;熊谷英憲
• 通讯作者: 熊谷英憲

Variation in noble gas isotopic composition of gas samples from the Aegean arc, Greece

• DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2004.08.016
• 发表时间: 2005-02
• 期刊: Journal of Volcanology and Geothermal Research
• 影响因子: 2.9
• 作者: Aya Shimizu;H. Sumino;K. Nagao;K. Notsu;P. Mitropoulos