太古代や原生代の海水組成を推定することは、地球表層や生命の進化に対して制限をすることが期待できる。しかし、これらの時代を通じた海水組成に関するデータは明らかに不足している。そこで本研究では、海水成分が保存されていると考えられる海洋底熱水変質作用によって形成された熱水性石英中の流体包有物の氷点と均質化温度を測定した。そして、得られた氷点をNaCl-CaCl2-H2Oの三成分系で近似して、それぞれの流体包有物Na、Ca、Clの濃度を推定した。その結果と現在の中央海嶺の熱水成分の分布を比較し、海水組成を推定した。

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土壌中に含まれる鉛には様々な起源のものが混在しており、その主なものとしては大気粉塵、人為的な投機や河川などへの排水、母岩、鉱床などが挙げられる。我々はこれまでに宮城県北部において大気粉塵の影響を極力排除した表層土壌（sub-surface soil）中重金属調査を行うことで、栗駒山南山麓より流れる迫川下流流域で周辺よりも高い鉛濃度分布があることを報告している。そこでここでは土壌中の鉛同位体比を用い、下流域に分布する高濃度鉛の起源の推定を試みた。＜BR＞土壌試料の有する鉛同位体比は岩石試料とほぼ同じ分布範囲に収まり、同様のトレンドを示した。この結果から土壌中鉛の起源はこの地域の母岩に由来するものであると推定される。また、一部の土壌は鉱床周辺の変質岩と類似した同位体組成を示しており、これらの岩層に由来可能性が示唆された。

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本研究では先カンブリア紀の浅海炭酸塩岩に保存された黄鉄鉱の局所鉄同位体比を測定し、浅海における鉄循環の進化について考察した。

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有孔虫のNd同位体比は，Palmer and Elderfield (1985)において初めて報告され，深層水のNd同位体比と近い値を示すことが報告された．この事は，堆積物中でカルサイトの表面にFe-Mn水酸化物が吸着し，同時に深層水由来のNdが多く取り込まれている事を示唆する．Vance and Burton (1999)，Vance et al. (2004)は，浮遊性有孔虫殻のFe-Mn水酸化物フェーズ中のNdを取り除くクリーニング処理を行い，浮遊性有孔虫がその生育水深であった表層水のNd同位体比と近い値をもつ事を明らかにしている．この事から彼らは，浮遊性有孔虫が表層水Nd同位体比を記録している可能性を指摘している．しかしながら，検証数がまだ少ないこととその確度の曖昧さもあり，指標としての有用性については，さらに慎重に検証する必要がある．本研究では，太平洋で採取された表層堆積物中の浮遊性有孔虫について，クリーニングを行い，REEとNd同位体比の測定を行う．

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ブラックカーボン（BC）は，高度に凝集した結晶製の構造を持つ高分子炭素系物質の総称である．海洋堆積物中に存在するBCの起源は従来，燃焼過程の気相反応で生成されるスス状炭素（soot-BC）であるとされていたが，近年，地質過程で生成されるグラファイト様炭素系物質（GBC）の存在が重要である可能性が示されている．本講演ではChukchi～Bering海表層堆積物中に含まれるこれら炭素種の安定同位体比の測定に基づいて，BCとGBCの相対的寄与を識別した結果について報告する．

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Vertical distributions of ^239+240Pu activity and ²⁴⁰Pu/²³⁹Pu atom ratio in settling particles and the particulate ^239+240Pu fluxes in the water column in the western Northwest Pacific were investigated. Time-series settling particle samples were collected using sediment traps to examine the seasonal variation of Pu flux and ²⁴⁰Pu/²³⁹Pu atom ratio. The high (> 0.18) ²⁴⁰Pu/²³⁹Pu atom ratios in settling particles indicate that plutonium from the Pacific Proving Grounds (PPG) source in the central Pacific is transported toward the western Northwest Pacific. Evidence indicates that Pu scavenging onto the settling particles is strongly dependent upon the bulk mass flux. The results suggest that advective lateral transport of dissolved Pu from the open ocean to the ocean margin and removal of Pu into the margin sediments by particle scavenging is a common phenomenon in the Pacific Ocean.

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河川水と海水が混合する河口-沿岸域では溶存成分の存在状態が変化し、複雑な挙動を示すことは知られている。また懸濁粒子の挙動や底質からの再懸濁による影響も無視できない。2007年に青森県馬淵川から八戸沖、山形県最上川から酒田沖、京都府由良川から若狭湾、熊本県球磨川から八代海の河口-沿岸域において、河川水や汽水を含む海水試料中の金属元素や希土類元素等の微量元素の濃度分布を明らかすることを目的に調査を行った。そこで得られた結果より微量元素の濃度変動要因や挙動について考察を行う。

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本研究では、日本の全沿岸海域底質中の微量有害元素（As、Be、Cd、Hg、Mo、Sb等）のバックグラウンド値を明らかにし、有害元素等の起源や海洋環境中における動態を解明するための沿岸海域地球化学図を作成する。これまでに収集・採取した試料は約4800個であり、全試料の収集と分析が終了し沿岸海域地球化学図を完成させた。沿岸海域～陸域環境中の微量元素の移動と循環について考察する。

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現場型超大容量海水濾過装置を用いて採取・測定した、青森県六ヶ所村沖における溶存態Cs-137の時系列分布について報告する。溶存態Cs-137の鉛直分布は、全般的に表層で濃度が高く下に向かって減少する傾向が見られ、このパターンは今までの報告例と比べて大差はない。定性的には、グローバルフォールアウト由来のCs-137 が表層に存在し、深層に拡散移動していることで説明できる。しかし、沿岸に近い観測点では、その表層の微細構造に季節変動が見られた。

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一酸化二窒素(以下N2O)は温室効果気体の一種であり、成層圏オゾンの消長に関与する気体でもある。海洋から大気へのN2Oの放出量は全放出量の約17%を占めるといわれ、海洋はN2Oの重要な生成源であることが知られている。海洋のN2Oは主に微生物活動による硝化反応による副生成物、脱窒反応による中間生成物として生成する。しかし精確な放出量や、硝化、脱窒による生成量の相対比率は不明確なままである。ここでN2Oのアイソトャ}ー比(分子内窒素同位体分布を含む、窒素・酸素安定同位体比)は、起源物質の同位体比や、生成、消滅過程における固有の同位体分別で決定されるため、N2Oの反応経路や循環についてより詳細な知見が得られることが期待されている。そこで本研究では北太平洋におけるN2Oの濃度、アイソトャ}ー比を測定し、この海域におけるN2Oの生成、消滅過程について解析した。

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大気エアロゾルの性状を表す因子は多数あるが、エアロゾル中の元素の化学状態を知ることは起源や動態、環境影響を明らかにする上で重要である。我々は天然系でのエアロゾル中の元素の化学状態を直接同定できる手法としてX線吸収微細構造（XAFS法）をエアロゾル試料に適用した（Takahashi et al., 2006, 2008.）。カルシウムはエアロゾル中の主成分であるが、鉱物エアロゾル（1-2 μm以上）中ではカルサイトとして大気中の硫酸を中和して石コウを生成し、酸性雨を抑制する働きがある。一方で、微小粒子（1-2 μm以下）中では有機酸と反応して存在している可能性もあり、発生源や大気中での他の物質との相互作用によってカルシウム化学種の粒径依存性も様々であると考えられる。本研究ではXAFS法を用いて中国と日本で粒径別に採取したエアロゾル試料中のカルシウム化学種を明らかにしその粒径依存性を調べ、カルシウム化学種の起源や反応過程について粒径ごとに議論した。

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WOCEの2ラインにおけるメタンの空間的特徴や起源、大気海洋フラックスについて明らかにすることを目的とし、北太平洋において溶存メタン濃度と炭素安定同位体比を測定した。 海水試料は海洋地球研究船みらいによる2005年10月～2006年2月のMR05-05航海(WHP-P03)と、2007年7月～9月のMR07-04航海(WHP-P01)で得た。研究室に持ち帰り海水試料を脱気・精製し、FID-GCを用いてメタン濃度、GC/C/IRMSを用いて炭素安定同位体比(δ13C-CH4)を測定した。通常濃度の試料から得られた測定精度はそれぞれ~5%と~1‰となった。P01観測ではメタンの極大及び20-50%の過飽和が、表層300 m以浅において観測された。炭素安定同位体比から水柱での生成が示唆され、東部では生成経路が異なることを示唆している。P03観測東部沿岸域では沿岸湧昇にともなって現場でのメタン生成が表層に限定されることがわかった。密度躍層を境界に表層では生成、深層では酸化され、表面水のメタン過飽和により大気へ逃散していることがわかった。

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2005年3月より北海道東部に位置する落石ステーションにおいて酸素/窒素比の現場観測を開始した。落石においては、酸素濃度とCO2濃度の和として表されるトレーサー、大気ャeンシャル酸素（APO）が、初夏に大きく変動する特徴を持つ。APOは陸域生態系による呼吸と光合成に対して変化しないように定義されていることから、初夏のAPOの変動は海洋からの酸素放出によるものと考えられる。2005年の4月から7月上旬までの期間に非常に高いAPOが観測された。数時間から数日程度の短期間変動の要因を解析するため大気塊のバックトラジェクトリー解析を行うと、落石岬で高いAPOが観測される際には大気塊が純一次生産量の高い海域の上空を輸送されていることが確かめられた。したがって、落石岬において観測される短時間のAPOの高まりは、海洋の春季ブルームによる活発な純一次生産により放出された酸素に起因することが示唆された。

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東大阪市は大阪府の東に位置し、主要幹線道路である中央環状線、近畿自動車道、阪神高速東線が南北東西に通り、ディーゼル排気粒子(DEP)による大気汚染が顕著な地域である。この地域では、毎年4月から5月にかけて中国大陸で発生した黄砂が頻繁に飛来する。本研究においては2007、2008年の黄砂時に大気エアロゾルを採取し、黄砂の変質過程ならびに東大阪市の大気に与える影響を調査した。

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大気中のHe同位体比は時間や地理的条件により変化しないとされてきた。しかし、産業革命以後、天然ガスや石油の開発など人為的活動にともない地下に蓄積されていたヘリウムが人工的に大気に放出されたという。これらを検証するために、従来の質量分析計よりも高精度な希ガス用質量分析計Helix SFTを用いて、世界各地における大気中He同位体比を測定する。また、He同位体比の空間的変動があるかどうかを調査する。

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波照間島および落石岬において定期的に大気試料を採取し、大気中酸素濃度の精密分析を行った。観測の結果、大気中酸素濃度が冬季に極小、夏季に極大となる季節変化を示しながら年々減少して行く様子を明らかにすることができた。観測された酸素濃度の減少量に基づいてグローバルな炭素収支を計算したところ、1999年から2007年の8年間における海洋および陸上生物圏のCO2吸収量はそれぞれ、2.1+/-0.7 Pg C/yrおよび1.2+/-0.9 Pg C/yrとなった。

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国立環境研究所では2007年9月より、西部太平洋上の日本％兼？アジア諸国を航行する定期貨物商船FUJITRANS WORLD号（？且ｭ児島船舶所属）を利用した大気観測を開始した。 当該船舶では独自にカスタマイズした一酸化炭素自動連続観測装置を用いて洋上大気中の一酸化炭素の観測を行っており、他の測定法との比較から装置に有意な系統誤差が存在しないことが確認された。 観測からは冬季の濃度分布に特徴がみられた。中国南岸の南シナ海、タイランド湾において極めて高い濃度を示す一方、ジャワ海、南シナ海南部では低い濃度が観測された。これは、大陸から汚染空気塊が輸送されてきていること、インド洋、太平洋の清浄な大気が流れ込ことが原因と考えられた。

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日本はアジア大陸の東岸に位置しているため，偏西風の卓越する季節にはアジア大陸起源物質の輸送や沈着の影響を強く受けている。アジア大陸からのダストが地球環境に与える影響は大きいため，ダスト沈着量や季節・経年変動を見積もる必要がある。大気からのダストの除去過程及びその除去量を明らかにするためには，湿性沈着物のみならず，乾性沈着物についての評価をおこなうことが重要である。本研究では，風送ダストの輸送・変質・沈着過程を明らかにすることを目的として，湿性及び“乾性”沈着物を採取し，ダスト沈着量・水溶性化学成分を測定した。また，ダスト沈着量と関係する環境放射能（137Cs, 90Sr）の降下量の季節変動等についても述べる。

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南九州には，後期更新世の入戸火砕流堆積物からなるシラス台地が広く分布している。シラス台地の水環境は，台地上に降る雨水，シラス粒子間に付着する間隙水，シラス下位から流出する湧水，および台地を開析する河川水によって形成される。本研究では，鹿児島県国分地域における，シラス台地の水環境について，それぞれ溶存成分の分析を行い，考察することにした。
間隙水に溶存する一価の主要陽イオンとシラス粒子表面に吸着される二価の主要陽イオンは，シラスの化学組成，間隙水中の水溶性イオンおよびシラス粒子表面の交換性イオン，ならびに湧水および河川水のそれぞれについて，相互に関係することがわかった。このことより，シラス台地の水環境では，雨水とシラスが相互作用を起こし，間隙水の水溶性陽イオンだけでなく，シラス粒子表面の交換性陽イオンも水質に影響を与えていることが考えられる。

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溶存酸素は水圏環境において溶存硫化物の最も多く、最も重要な酸化剤である。本研究では、硫化物の種類、塩濃度、温度の違いによる硫化物による還元に伴う酸素分子の酸素同位体分別を明らかにした。酸素分子が硫化物に還元されるに伴い、酸素分子の酸素同位体比は大きくなっていった。この程度は硫化物の種類によって異なるが、塩濃度の違いによる変化は見られなかった。したがって酸素分子の同位体分別は反応経路に依存していることから、自然環境下における酸素の挙動を調べるのに有効である。

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沖縄県西表島の河川について、化学組成分析と炭素同位体比分析から水質形成メカニズムと炭酸水素イオンの起源の解明を行った。島内河川の水質は、海塩と化学風化の寄与により形成されており、酸性雨に対する緩衝能である炭酸水素イオンの起源は島内にわずかにしか存在しない石灰質砂岩であることが分かった。

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農業が盛んな茨城県西部に位置する菅生沼地域では，近年，富栄養化などによる水質の悪化が懸念されている。今回，菅生沼および流入河川を対象に，水質組成の季節的・二次元的変化を調査して水質汚染の現状を把握するとともに，窒素安定同位体比を測定して硝酸性窒素の汚染源を特定した。さらに，沼水の土壌への浸透に伴う水質組成の変化を明らかにするとともに，土壌水の水質形成機構を水″z物相互作用の化学平衡論によって考察した。

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水質汚濁防止法による環境基準を超える全国の地下水汚染事例のうち約４割が硝酸・亜硝酸性窒素によるものであり（環境省,2007），東京理科大学野田キャンパスのある野田市では深度約20mより浅い自由地下水で，硝酸性窒素による汚染が進んでいる（村松・福田,2006）。今回，野田市全域の自由地下水を対象に，水質組成を調査して硝酸性窒素汚染の二次元的な広がりを明らかにするとともに，窒素・硫黄安定同位体比を測定して硝酸性窒素の汚染源を特定した。さらに、高硝酸性窒素汚染の進む１地点で長期連続の採水分析を実施し，地下水の硝酸性窒素濃度へ与える化学肥料の経時的影響，および降水の自由地下水への涵養を検討した。

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地球上の物質は移動しながら、その経路上の様々な情報を水温・残留イオン・同位体比などのファクターとして記録していることがある。これら複数のファクターの観測結果と地質調査などの結果を組み合わせて使うことで、より鮮明に地下構造が解明されると共に、地下構造の時間的変化が捉えられると考える。本発表において一ヶ所ではなく、ある程度細かいメッシュで特定の温泉地域の源泉を、面的にリアルタイム観測を行うことの意義と期待を述べる。

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流域の地質が河川水とその炭素輸送に対してどの程度鋭敏に影響をおよぼすのかを評価することを目的として、沖縄県石垣島と西表島で採水調査を行った。流域地質の大部分を琉球石灰岩が占める石垣島宮良川は、石灰岩風化の効果を反映して全体的に高い無機炭素濃度を示し、さらに下流域での大規模な地下水流入に伴って急激に増加する様子が見られた。対照的に、流域全体をケイ質の砂岩が占める西表島浦内川は、ケイ酸塩岩の風化速度が遅いことや、石垣島と比較して地下水の賦存量が少ないことを反映して、低い無機炭素濃度を示した。炭素安定同位体比δ¹³Cは、低濃度のサンプルでは大気と土壌の寄与のバランスによって-5から-15‰の間でばらつきが見られたが、無機炭素濃度の増加に伴い-8‰付近に収束する様子が見られた。この値は、土壌から供給された二酸化炭素による石灰岩の溶解のみでは説明できず、大陸由来の酸性物質などの影響により石灰岩の溶解が促進されている可能性を示唆している。

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本研究では、有機物を含む地下水の分類・流動の指標として、腐植物質およびSi, Al, B等の無機元素の適用可能性を検討するため、十勝平野帯水層の褐色地下水を対象に、腐植物質を中心とした溶存有機物の性質と無機元素量から地下水の分類を行った。

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海水中のストロンチウム同位体比の測定を行う研究は、数億年スケールでの海洋環境変動を引き出す上で重要である。リン酸カルシウムの結晶であるサメの歯のエナメル質は続成作用の影響を受けにくく、過去のオリジナルなストロンチウム同位体比復元に適していると考えられるが、従来の研究ではサメの歯のバルク分析、または比較的大きなサメの歯のエナメル質を削って行う分析のみであった。本研究の目的はサメの歯のエナメル質を局所分析することにより、より正しい値のストロンチウム同位体比の復元を行うことである。このために現世のサメについてバルクの分析値とNanoSIMSによる分析値を比較し、分析法の確立を行い、いくつかの化石について局所分析を行った。この結果、現世のサメの歯は現在の海水の値を示し、中新世の化石以外は炭酸塩のデータによるストロンチウム同位体比進化曲線と誤差範囲内で一致した。

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礼文島浜中2遺跡から出土した土器（縄文時代後期）に付着した炭化物や土器吸着物の化学組成を用いて，当時その土器で何を煮炊きしていたのかを考えた。土器付着物及び吸着物，炭化材，貝，骨などを対象に，ステロール分析，炭素年代測定，安定同位体組成，C/N比分析を行った結果，当時浜中2遺跡では海獣を土器で煮炊きし，油を採取していたという考古学的な所見とよく一致することがわかった。

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地球外物質が持つ希ガス濃度・同位体比は、我々に太陽系の進化やその環境に関する情報を与えてくれている。例えば、隕石中に蓄積された希ガス(宇宙線照射起源3He、21Ne、放射壊変起源4He、40Ar)から宇宙線照射年代やガス保持年代を求めることができる。このような試料、特に宇宙塵のような微小試料の希ガス分析には高感度であることに加え、低ブランク(つまり高S/N比)であることが求められる。我々は微小試料に対して段階加熱法を適用できる低ブランクの加熱炉を開発している。本発表ではその性能と解決すべき点を紹介する。

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SaU 290隕石（CH3）のコンドリュールの照射史・形成過程を明らかにすることを目的に、レーザー加熱法を用いた低ブランク下での個々のコンドリュールの希ガス同位体分析を行なった。太陽風照射の痕跡はみられなかったが、一つのコンドリュールに宇宙線起源3Heの過剰がみられた。SaU 290隕石が地球に飛来する間のHe損失や宇宙線起源3Heの生成速度の違いでは説明できないため、3Heの過剰は母天体上での宇宙線照射に起因すると考えられる。

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日本原子力研究開発機構の原子炉を利用して開発が進められている革新的元素分析装置分析装置「多重即発ガンマ線分析装置」は惑星探査計画で地球に持ち帰られる試料の元素分析に最適な分析法となりうる。その分析法としての特徴を紹介し，開発後現況，今後の展望を述べる。

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放射光イメージング（SPring-8でのＸ線マイクロＣＴおよび差分ラジオグラフィー）を用いたはやぶさサンプルの初期分析について述べる。

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我々は、分析コンペティションによって、はやぶさ探査機が小惑星イトカワから持ち帰る試料の初期分析チーム(HASPET)の鉱物・岩石分析班に選ばれている。本発表では、イトカワの表面の観察分析結果を踏まえて、どのような分析を行ったらよいか、論じたい。

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石炭（ビトリナイト）、Archean黒色チャート（3.3-3.2Ga）に含まれる炭素質物質や種々の熱変成度の隕石中の炭素質物質のラマンスペクトルを測定し、熟成度との関係を調べた。G-バンドの半値幅を縦軸とし、中心波数を横軸としてプロットするとビトリナイトでは、明瞭な負の相関を示す直線が得られた。黒色チャート・隕石のデータを同じ図にプロットしてみると、ビトリナイトのデータから成る回帰直線とほぼ平行な右下がりの緩い相関が見られた。つまり、炭素質物質の熟成度が高いほど、この図上で右下の位置に来る傾向が見られた。また、CMコンドライトの熱変成が他のサンプルの場合と比べて、より高温・短時間であることを示唆する結果も得られた。

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2010年の探査機はやぶさによる世界初の小惑星サンプルリターンに備え、日本初の惑星試料キュレーション設備を現在試験運用中である。設備はクリーンルーム(CR)と、設置した機器からなる。CRは独立排気系、ケミカルフィルターを使用し粒子的・化学的に清浄な環境を実現した。CRに導入している純水、窒素も高純度のものを準備した。2008年度は設備の総合試験、2009年度は、帰還リハーサルを実施する予定である。

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テスト

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かぐやリモートセンシングとアャ鴻Tンプルと月隕石の試料分析の融合研究は、月の二分性や月ー地球系の起源と進化に重要な制約を与える。

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リモートセンシングとサンプルリターンにはそれぞれ長所短所がある。アャ轟v画によるサンプルリターンは月表面物質の理解を大きく前進させたが、９０年代の米国の探査機、クレメンタインとルナプロスペクタによるリモートセンシング全球観測は、アャ鴻Tンプルで組み立てられた月形成史に大きな見直しを迫った。しかし、その全球探査における岩石同定のよりどころは、やはりアャ鴻潟^ーンサンプルである。そして、今、かぐやによりさらに精度の高い全球観測が行われようとしている。本発表では、主に分光観測による岩石種別同定手法を中心に、その成果と技術的な問題点、かぐやで大きく改善される点、SELENE-2 構想でのさらなる試みについて紹介する。

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2010年代後半に日本による火星探査の実施が計画されている．気象探査，大気散逸探査のほか，固体惑星探査をおこなうことも検討されている．我々は固体惑星探査ミッションプランの一つとして火星サンプルリターン計画の検討をおこなっている．本計画では，着陸せずに上空に浮遊するダストをエアロジェルで回収，同時に大気をコンテナに回収することを考えている．上空ダストは表層物質そのものであり，かつ全球平均に近い試料採取となるため，表層物質の相対存在度が得られることが期待される．また，物質循環が地球ほど活発でない火星の場合，過去の環境を保持したダストが採取できる可能性が高い．採取ダスト試料，大気試料を地球で高精度分析をすることによって，かつての海や表層環境，生命活動の有無，年代に関する詳細な情報が得られると期待される．

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西南日本の海溝寄り地域には中新世に活動した玄武岩質火成岩体が点在する．それらのうち，アルカリ岩質の種子島，足摺岬岩体，およびソレアイト質の室戸岬，潮岬岩体から採取された試料について，全岩の微量元素，Sr-Nd-Pb同位体組成を報告するとともに，それらのマグマ成因について検討した．ソレアイト質の岩体については四 国海盆の活動最後期の縁海性ソレアイト質玄武岩質マグマが付加体に貫入したものという，従来唱えられている考えと矛盾はない．アルカリ岩質の岩体は四国海盆のオフリッジアルカリ玄武岩よりエンリッチした組成を持ち，さらに種子島，足摺岬岩体の間で同位体組成に差異が見られる．それは両者の活動時代の差異と関連するものとみられる．

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西南日本の中央構造線周辺から外帯にかけての地域には，初期-中期中新世の地質ユニットが多数分布する．これらの地質ユニットに関する年代学-古地磁気学的研究によって1980年代初頭に西南日本ブロックの回転モデルが提案された．それ以降，これらの地質体の個々の形成年代に関する理解は大きく改定されており，テクトニクスに関する大枠も再考が必要である．本講演では，これらの地質ユニットについて時空分布を整理し，問題点などを述べる．

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西南日本弧下では，過去15Myにわたり四国海盆の累進的サブダクションが引き続いている．このため前弧側から背弧側へと火成活動が遷移し，リッジサブダクションによるMORB的玄武岩，スラブ融解-マントル反応による高マグネシウム安山岩，スラブ融解によるアダカイト，スラブ脱水マントル融解による島弧型玄武岩が活動している．これらはフィリピン海プレートの脱水と融解作用によって形成されたと考えられる．本講演では，その地球化学的証拠について報告する．

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本講演では、最近10 Myrの東北日本弧と伊豆―小笠原弧における島弧火山活動史を元にして、マントルウエッジ内に小規模対流が存在する可能性を数値シミュレーションの立場から示唆する．東北日本弧では、現在の火山活動域は島弧に対してほぼ垂直な方向に伸びた数個の群れからなる空間分布を示している（いわゆるホット・フィンガー）。しかし、最近5 Myr程度の火山活動域を調べると、背弧側から火山フロント側に向かって移動したように見え、また、群れの位置も約5 Maに入れ替わったように見える（少なくとも現在とはパターンが異なる）。これに対し、伊豆―小笠原弧にも、東北日本弧の群れと似た島弧を横切る海山列が認められる。これらの海山列の火山活動は約17 Maから3 Ma頃までの間にあったが、現在の火山活動は島弧に平行な軸を持つ拡大に変わっている。我々は、島弧下で小規模対流が起こる数値モデルを構築した結果、温度分布のパターンが、少なくとも定性的には、これらの特徴と良く似ている事を明らかにする。また、斜め沈み込みのモデル計算の結果から、伊豆―小笠原弧のテクトニクスに関する幾つかの推測を行う。まず、伊豆―小笠原弧では、沈み込むスラブの角度が、次第に増加したと考えられる。こう仮定する事により、島弧を横切る海山列に沿った火山活動が消滅し、現在の島弧に沿った狭い地域で起こっている拡大に変化する事が説明できる。また、現在の海山列の走向は、島弧に対して斜交しているが、それは、本来的な特徴ではなく、海山列形成後の島弧の走向に沿った背弧側の横ずれ運動によるものと解釈される。これらの推測は、伊豆―小笠原弧の今後の詳細な地形学的、年代学的研究により検証出来るであろう。

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アンデス弧・第四紀火山列はチリ三重点近傍において全長約350kmの非火山地帯となり，これを境に大陸弧火成作用からスラブ溶融による火成活動へ移行する．したがって，この近傍の第四紀火山のマグマティズムの変遷を明らかにすれば，中央海嶺沈み込みによるマントルウェッジの温度構造やスラブ脱水作用とH20の循環機構の変化を明らかにすることができる．そこで南部火山地域最南端のハドソン火山に注目し，同火山構成岩の化学組成と既知の噴出年代から，第四紀マグマティズムの変遷史を議論する．

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『生命』、『海』、『プレートテクトニクス』と並んで、『花崗岩質大陸地殻』の存在は地球を特徴付ける要素であり、その生成プロセスを明らかにすることは地球史を解明する上で非常に重要である。 本研究では、LA-MC-ICPMSを用いてタイタオ半島花崗岩から分離したジルコンの局所Hf同位体比測定を行った。その結果ジルコンの177Hf/176Hfは、現在沈み込む海洋地殻の値と誤差範囲で一致し、およそ0Maのモデル年代が得られた。このモデル年代は花崗岩マグマの原岩がマントルから分離した年代を反映することから、タイタオ半島花崗岩マグマの原岩は古いモデル年代を持つ下部地殻ではなく、沈み込む海洋地殻であることが確かめられた。

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チリ海嶺が沈み込みつつあるタイタオ半島の西端部には、5.7 Maのオフィオライトとそれを取り囲むように5つの角閃石-黒雲母花崗岩体が分布する。これらの珪長質深成岩体のU-Pb年代測定と全岩化学分析をおこなった。リサイクル・ジルコンはほとんど見られず、若くて熱い海洋地殻の部分溶融や結晶分化作用によって、花崗岩マグマが生成し得たことを示した。海嶺の衝突・沈み込みという一連のテクトニックな過程の結果、さまざまな組成を持つ花崗岩が生成しうるということを議論したい。

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従来，伊豆マリアナ孤を代表とする島弧地殻の構成岩類は，サンプル採集の困難性から地球物理的な手法を中心として推定されてきた．白亜紀にアラビア半島上へ衝上したオマーンオフィオライトは，中央海嶺起源のMORB海洋地殻と，そこに貫入する島弧火成岩類の存在が知られており，この後期火成活動の起源がオフィオライト衝上時のオブダクションに由来するというモデルが提唱されている（Ishikawa et al., 2005など）．これはすなわち，海洋地殻内に生じた沈み込み火成活動による初期島弧の発生を意味する．本発表では，オマーン北部地域において，ボニナイトを伴う超塩基性岩類の解析に基づき，この初期島弧発生プロセスを議論する．

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陸上のオフィオライト・スイーツには島弧のシグネチャーを持つものが含まれ、また現在の島弧前弧域にもオフィオリティックな岩石が現出することから、オフィオライトの多くは島弧で形成されたものと信じられている。ある条件下で島弧の前弧域がスプレッディングを起こし、そこに拡大軸ができていわゆる拡大海嶺的なまた島弧的なセッティングが生じる、とのモデルは多いが、その実体に関しては推測の域を出ない。SSZ ophiolite, forearc ophioliteなどとされるものは次のどれかに属するか、その組み合わせである。1)沈み込みが開始した部分のかつての大洋プレートのリムナント(つまり島弧のできる前の大洋プレート)、2)島弧がその火山フロントから裂けて発達するときに、前弧へ押しやられた古い島弧部分、3)島弧そのもの、特にその発達初期に活動を停止したもの、4)別の場所にあったものが、島弧の発達とともに前弧域にもたらされたもの、5)島弧とは全く無関係の大洋側のプレートが、沈み込み帯へトラップされたもの(オブダクションを含む)、6)拡大海嶺の沈み込みやロールバックによって前島弧その場所に、in situで噴出・エンプレイスしたもの。7)背弧のもの。これらにエンプレイスメントのプロセスやメカニズム、発達順序などを組み合わせると、さまざまなセッティングがありうる。たとえば、島弧の火山フロントからはかけ離れた場所にある例(タイタオ；Espinosa et al., 2005 Island Arc)や、拡大海嶺近傍から次の沈み込みが始まって、結果的に拡大軸に島弧のものが重なった例(オマーンなど)もあり、改変(あるいは改編)という用語は適当だろう。われわれは房総半島嶺岡帯の例について以下のような知見を得たので、伊豆島弧の発達史からのアナロジーを展開したい(Hirano et al., 2003 GSLondonSpecPub; Ogawa & Takahashi, 2004 Tectonophysics; Mori et al., 2008 GSASpecPap, submitted)。房総沖には世界的にもまれなTTT-type triple junction(房総三重点)が存在し、それに関連した島弧-島弧の衝突が生じていると考えられる。このセッティングは”trinity clastics”(オフィオリティック、島弧、大陸由来の三者混合の砕屑岩)(Mori et al., 2008 GSASpecPap, submitted)の存在から、中期中新世からのものであろう。それはまた、四国海盆の拡大末期における日本海の観音開き、南部フォッサマグナの火山活動、伊豆弧の衝突開始などに符号することから、日本列島が現在の形となった時期に一致する。嶺岡帯は、基本的には四万十帯の延長であろうが、そのオフィオリティックな岩石と付随する地層・岩石群は、西南日本の一般の四万十帯に現れるものとは、産状などが根本的に異なっている。玄武岩はtholeiiteを主とし(MORBを主とするが、IATもある。すなわちフラットなスパイダーグラムで特徴的ないわゆるMORBタイプが多いが、一部にNb-Taがネガティブなアノマリーを示す島弧的なものが含まれる)、またwithin plate (A)のドメインに入るalkali basalt(petit spotかもしれない)もある。玄武岩は枕状溶岩からなり白亜紀(80Ma)から中新世(20Ma)までにわたる。斑レイ岩の大半は島弧的であるがMORB的なものもあり、ほかの玄武岩質岩類とともに熱水変質、マイロナイト化、ブレッチャ化など、拡大軸やトランスフォーム(コアコンプレックス)などに類似する変形・変質を受けている。時代的変化としては、明らかに島弧的な岩石は40Maころから普通になり(トーナライト、安山岩、ボニニティック(28.6+/-5.1Ma)など)、最後は15Maころののフォッサマグナ・グリーンタフと共通の安山岩のパミスフォールで終了し、相前後して形成される付加体である中新世前期(23Ma)以降の保田・江見層群には伊豆島弧由来の火山岩が顕著となる。以上のような状況からは、嶺岡帯のオフィオリティックな岩石は白亜紀から古第三紀のある時期までの大洋プレート(Ogawa & Taniguchi, 1988 Modern Geology; 佐藤暢ほか, 1999地学雑らの「嶺岡プレート」)と、40Ma以降の島弧的な玄武岩ほかの混合したものである蓋然性が高い。また、結晶片岩ブロック(4個)の存在も見逃せない。現在の伊豆・マリアナ弧には、1)30Ma以前のトランスフォーム断層(四国・パレセベラベイスンの最初の境界)に沿う大町海山には片状アンチゴライト蛇紋岩に伴って角閃岩相の結晶片岩が産する(Ueda et al., 2004 Geology)。2)島弧最前縁には、蛇紋岩ダイアピルが多産し、ブルーシスト、チャート(白亜紀)などが産する(Maekawa et al., 1995 AGUGeophMonog)、3)母島海山には、蛇紋岩、斑レイ岩、玄武岩などいわゆるforearc ophioliteが産する(Ishiwatari et al., 2006 Island Arc)。以上のような現在の産状をすべて組み合わせると、嶺岡帯の岩石を説明可能かもしれない。今後、すべての岩石の徹底的なケミストリー(同位体を含む)、年代測定、産状の考察が必要である。

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陸上付加体は主に付加プロセスの違いから大きく二つに分類される．それは，剥ぎ取り付加したと考えられている砂岩泥岩主体のタービダイト層と，底付け付加したと考えられているメランジュ帯である．四万十帯では，このダービダイト層とメランジュ帯が交互に繰り返している．本研究ではこの二つの付加体の堆積年代の差と，底付け付加体内部の堆積年代の変化の様子をとらえ，付加が間欠的か定常的かを明らかにした．さらに，海溝への堆積物の供給量とプレート相対運動速度をある期間において一定とした場合，付加せずに沈み込んだ堆積物の質量を算出した．これにより現在，未解明である沈み込み帯における，物質のフラックスを考える上でも重要な情報を与える可能性がある．

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低温高圧型変成帯に発達する蛇紋岩メランジは、しばしば周囲の変成岩より高圧の変成条件を持つ構造岩塊を含む。そうした構造岩塊は、蛇紋岩の上昇時に捕獲されたものと考えられ、沈み込み帯深部で起きる諸現象の痕跡を保持している可能性がある。本研究では、西彼杵変成岩類の蛇紋岩メランジに構造岩塊として含まれるヒスイ輝石岩の成因解明を試みた。
西彼杵変成岩類は、西南日本西端に位置する白亜紀後期の低温高圧型変成帯で、主に緑簾石青色片岩亜相の片岩類と蛇紋岩メランジからなる。Shigeno et al. (2005)は、蛇紋岩メランジから石英を含むヒスイ輝石岩を報告し、その変成条件を＞1.3 GPa、＞400℃と見積もった。これは、西彼杵変成岩類で最も高圧の変成条件である。
ヒスイ輝石岩は、ヒスイ輝石中の包有物およびマトリックス鉱物としてジルコンを含む。ジルコン自身は、包有物として曹長石、白雲母、石英を含む。ジルコンは内部構造により、化学的に均質なもの(H-type)、振動累帯構造を持つもの(Z-type)、割れ目に沿った変質を示すもの(A-type)に分類される。H-typeジルコンとZ-typeジルコンのコアは、比較的高いTh/U比(0.5-1.0)と古い²³⁸U-²⁰⁶Pb年代(126 Ma)を示す。Z-typeジルコンのリムとA-typeジルコンは、低いTh/U比(0.5未満)と若い²³⁸U-²⁰⁶Pb年代(それぞれ80-90 Maとca. 100 Ma)を示す。Z-typeジルコンのリムの²³⁸U-²⁰⁶Pb年代は、ヒスイ輝石岩の⁴⁰Ar/³⁹Ar年代(80-90 Ma, Mori et al., 2007)や片岩類のK-Ar年代(65-85 Ma, Hattori & Shibata, 1982)と一致する。以上の事実は、ヒスイ輝石岩の原岩が珪長質火成岩だったことを示す。H-typeジルコンとZ-typeジルコンのコアは珪長質マグマから晶出したもの、Z-typeジルコンのリムとA-typeジルコンは、それぞれ変成作用時のオーバーグロースおよび熱水変質を表すと解釈される。H-typeジルコンとZ-typeジルコンのコアのTi含有量から推定した晶出温度(約750℃)は、この解釈と調和的である。さらに、H-typeジルコンとZ-typeジルコンのコアのREEパターンは、それらを晶出した珪長質マグマがLREEに富み、Eu異常を持たなかったこと示す。このことから、ヒスイ輝石岩の起源はスラブ融解で生成されたTTG質マグマだった可能性がある。

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