熊谷 英憲

<jats:p>The peak height comparison K-Ar dating method was applied to very young (younger than ca. 35 ka) vesiculated bombs from three pyroclastic units (Komakusadaira Pyroclastics, Kattadake Pyroclastics, and Umanose Agglutinate) from Zao Volcano in northeast Japan. Because the 38Ar/36Ar ratios differed from 0.187, the mass fractionation was corrected for all measurement data. The obtained K-Ar ages are 30.0 ± 32.2 ka (no. 1-1, weakly vesiculated), 37.4 ± 64.8 ka, and 33.0 ± 58.0 ka (nos. 2-1, 2-2, weakly vesiculated) for the samples from Komakusadaira Pyroclastics; 12.6 ± 46.7 ka (no. 3-1, highly vesiculated) for a sample from Kattadake Pyroclastics; and 5.3 ± 44.9 ka, 5.7 ± 14.3 ka (no. 4-1, 4-2, weakly vesiculated), and 17.3 ± 79.3 ka (no. 5-1, moderately vesiculated) for the samples from Umanose Agglutinate on a 1σ error basis. For all cases, the obtained ages’ errors exceed 100%, with none involved within the error range. Therefore, the following age value upper limits are considered statistically significant: no. 1-1 is ≤94.4 ka, 2-1 is ≤167.0 ka, 2-2 is ≤149.0 ka, 3-1 is ≤106.0 ka, 4-1 is ≤95.1 ka, 4-2 is ≤34.3 ka, and 5-1 is ≤175.9 ka, considering 2σ errors. The obtained ages are generally consistent with those previously estimated using 14C dating.</jats:p>

Abstract The Martian atmospheric Ne may reflect recent gas supply from its mantle via volcanic degassing, due to its short (∼100 Myr) escape timescale. The isotopic ratio of the Martian atmospheric Ne would therefore provide insights into that of the Martian mantle, further suggesting the origin of Mars volatiles during planetary formation. Mass spectrometric analysis of the Martian atmospheric Ne, however, has faced challenges from interference between ²⁰Ne⁺ and ⁴⁰Ar⁺⁺. Previous studies using a polyimide membrane for ²⁰Ne/⁴⁰Ar separation were limited by the drawbacks of elastomeric O-rings to support the membrane, such as low-temperature intolerance, outgassing, and the need to endure environmental conditions during the launch and before/after landing on Mars. This study proposes a new method employing a metal C-ring to secure a 100 μm polyimide sheet within vacuum flanges. Environmental tests, including vibration, shock, extreme temperatures, and radiation exposure, were conducted on the gas separation flanges. Pre- and post-test analyses for He, Ne, and Ar demonstrated the membrane-flange system’s resilience. Gas permeation measurements using terrestrial air effectively permeated ⁴He and ²⁰Ne, while reducing ⁴⁰Ar by more than six orders of magnitude. This study achieved a &lt;3% accuracy in determining the ²⁰Ne/²²Ne ratio, sufficient for assessing the origins of Ne in the Martian mantle. Furthermore, experiments with a 590 Pa gas mixture simulating the Martian atmosphere achieved a 10% accuracy for the ²⁰Ne/²²Ne isotope ratio, with gas abundances consistent with numerical predictions based on individual partial pressures. These results validate the suitability of the developed polyimide membrane assembly for in situ Martian Ne analyses.

蔵王火山は、東北日本火山フロントに位置し，約100万年前から活動を始め，現在まで活動を維持している。約3.5万年前より始まった蔵王火山の最新期活動では，珪長質のマグマだまりへの苦鉄質マグマの混合によって生成された玄武岩質安山岩～安山岩混合マグマが活動していることが最近の岩石学的研究によって示されている（e.g. Takebe and Ban, 2021）。このようなマグマ供給系では，深部からの苦鉄質マグマの注入がマグマだまりの活動の活発化をもたらすため，マントルに由来する成分の寄与を正確に推定することが重要である。東北地方太平洋沖地震以降，活発になっている火山活動の監視の観点からは，より短期的なマグマだまりの活動度の変動を観測できるデータが望まれている。 2014年10月から火口湖であるお釜に変色（Fig.1）が見られるなどの活動の活発化がみられたことから(山形大・理，産総研, 2014)，蔵王周辺の湖水（蔵王御釜）・湧水・温泉水について，試料水を採取し希ガスの同位体比と元素存在度を測定した。試料は，ヘリウム，ネオンの同位体比について，かみのやま温泉ガスの標準試料や希ガス同位体スタンダードHESJなどとの比較検討を行った。かみのやま温泉ガスの標準試料については，1983年に山形大学の年代・希ガスのグループで採取し，希ガス同位体を分離精製したものであり(e.g. 高岡，1985)，海洋研究開発機構で保持する大気標準試料とあわせ，数少ない東北地方太平洋沖地震前のデータとしても重要である。 松中ほか（2019）によると、火山活動との関連が疑われる2014年10月の火口湖白濁現象に起因する火口湖と地熱帯におけるヨウ素同位体比の変化は，火山活動と関連している可能性がある。これは2014年8月と10月に起こった火山活動の活発化に伴って，低い同位体比をもつヨウ素が地下から地熱帯と火口湖へ多く供給されたためと考えられている。 希ガス同位体測定は，海洋研究開発機構に設置されている GV Instruments 製 GVI-5400He を用いて行った。試料の大気混入率を下げるため，水に含まれる希ガスを逃さないよう注意深くチャンバー内に導入し，測定に用いた。また，今回，海底資源探査などの環境水分析測定のための，前処理分析システム（Kumagai et al., 2017; Sato et al., 2019; 佐藤・熊谷，特許2020；Sato ＆ Kumagai，EU国際特許2024）を使用して，測定前の希ガス精製前処理を行った。この希ガス前処理システムについては，硫黄や塩素などを含む温泉水や環境水から希ガス同位体分離の際に超高真空～極高真空中において，質量分析装置内の妨害元素となる，硫黄やハロゲンガスなどを除去する効果があり，通常分析で妨害元素となる水蒸気をトラップするコールドトラップ，ハロゲンガスなどを除去するTi-Zrゲッターとともに使用している。He同位体比については，1983年のかみのやま温泉ガスを分析データのリファレンス(e.g. 高岡, 1985; Hanyu and Kaneoka, 1997; Kumagai, 1999; Tamura et al, 2005)とした。 He-Ne同位体比を用いて，湖水，温泉水などへのマグマからの寄与の検討を行った。He-Ne同位体比は大気とほぼ同じかと思われたが，わずかなマントル起源のガスの混入が示唆される有意な異常が認められた。本発表では蔵王周辺で採取された試料水のHe-Ne同位体に対するマグマ起源成分の寄与と，最新期火山の活動状況との関連を検討する。 引用文献：Takebe et al., (2021) Bull Volcanol 83, 12. 山形大・理，産総研（2014），第130回火山噴火予知連絡会1-2.高岡（1985），火山，185-195.松中ほか（2019），日本陸水学会第84回金沢大会. Sato et al. (2019), DINGUE 6th 2019. Kumagai et al. (2017), DINGUE 5th 2017.佐藤・熊谷（2020）, ガス分析用前処理装置及びガス分析用前処理方法，特許第6765117号. Sato & Kumagai (2024)，PREPROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR GAS ANALYSIS, EP特許番号：EP3176578.Hanyu and Kaneoka (1997), Nature, 273-276.Kumagai (1999)， 東京大学学位論文.Tamura et al., (2005), IFREE REPORT 2003, 1-5.

地質試料に対する希ガス同位体分析は、大気混染との戦いである。一方、今世紀に入っての二次イオン質量分析計(SIMS)やレーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析計(LA-ICP-MS)などの局所同位体分析の発展は地球史初期の様相をはじめ地質試料から多様な情報を引き出しつつある。熱年代学にも活用されている希ガス同位体分析がこの流れにどの程度追随できるかは予断を許さない。この小論では、一世代前の希ガス質量分析装置を用いた筆者らの局所微量分析の試みを報告する。

<title>Abstract</title>Seafloor massive sulphide (SMS) deposits, modern analogues of volcanogenic massive sulphide (VMS) deposits on land, represent future resources of base and precious metals. Studies of VMS deposits have proposed two emplacement mechanisms for SMS deposits: exhalative deposition on the seafloor and mineral and void space replacement beneath the seafloor. The details of the latter mechanism are poorly characterised in detail, despite its potentially significant role in global metal cycling throughout Earth’s history, because in-situ studies require costly drilling campaigns to sample SMS deposits. Here, we interpret petrographic, geochemical and geophysical data from drill holes in a modern SMS deposit and demonstrate that it formed via subseafloor replacement of pumice. Samples from the sulphide body and overlying sediment at the Hakurei Site, Izena Hole, middle Okinawa Trough indicate that sulphides initially formed as aggregates of framboidal pyrite and matured into colloform and euhedral pyrite, which were replaced by chalcopyrite, sphalerite and galena. The initial framboidal pyrite is closely associated with altered material derived from pumice, and alternating layers of pumiceous and hemipelagic sediments functioned as a factory of sulphide mineralisation. We infer that anhydrite-rich layers within the hemipelagic sediment forced hydrothermal fluids to flow laterally, controlling precipitation of a sulphide body extending hundreds of meters.

地球深部探査船「ちきゅう」による掘削航海（CK16-05航海）において，陸上地熱探査用メモリー式検層ツールを用いた掘削ビット通過検層方式の自然ガンマ線検層を新たに適用することにより，掘削調査における物理検層のさらなる低コスト化・高効率化を試みた。本目的を達成するため，事前に実施したCK16-01航海での経験に基づき検層ツールの強度および船上作業方法を再検討し，検層ツールへの振動・衝撃対策を行った。その結果，中部沖縄トラフ伊是名海穴の5サイトにおいて，孔内の自然ガンマ線強度，温度，圧力の良好な連続データを取得することに成功し，掘削同時検層（LWD: Logging While Drilling）に比べて大幅に（1桁程度）低コストで簡便な海底熱水鉱床探査を実現した。熱水鉱床域の3サイトでは，軽石層，半遠洋性堆積物層，硫化物層，珪化岩やカリウムに富んだ変質粘土層などの岩相変化に伴って，ガンマ線強度が変化を示した。一方，岩相（軽石層）にほとんど変化が見られず鉱化作用が及んでいない2サイトでは，ガンマ線強度と密度および間隙率には良好な相関関係があることが明らかとなった。以上から，コア試料の高回収率を達成することが困難な海底熱水活動域の掘削調査においても，本方式のガンマ線検層が海底下の鉱体位置・厚さの特定や地層ユニットの分類に効果的であることがわかった。今後，新たな計測項目（例えば，比抵抗など）の追加を実現できれば，掘削ビット通過検層方式を用いた物理検層のさらなる活用が期待される。

Kumagai, H, Adrovic, F, Iwase, R, Kinoshita, M, Machiyama, H, Hattori, M &amp; Okano, M, 2012, , InTech.