About
清水 健二
主任研究員
高知コア研究所
海洋研究開発機構(JAMSTEC)
海洋研究開発機構(JAMSTEC)高知コア研究所(KOCHI)の主任研究員。専門は地球惑星地球化学で、地球内部における揮発性元素(H₂O、CO₂、硫黄、フッ素、塩素)の挙動と起源・深部循環の解明を主要な研究テーマとしています。
主な分析手法は二次イオン質量分析法(SIMS)です。SIMSは、鉱物・火山ガラス・メルト包有物などの個々の微小領域で、同位体比やトレース元素濃度をその場分析できる微小ビーム分析技術です。結晶中に閉じ込められた微小なメルト包有物は、マグマが脱ガスする前の地球化学的記録を保持しており、深部揮発性元素収支を解明する上で不可欠な試料です。
研究対象は沈み込み帯・島弧火山(揮発性フラックスとスラブ由来成分の定量)、中央海嶺・海山・海台(マントル不均一性とプルームダイナミクス)、太古代コマチアイト(初期地球のジオダイナミクス)など多岐にわたります。近年は、SIMSを用いた水素同位体(δD)測定にも取り組み、沈み込んだプレートがマントル遷移層まで到達する過程の追跡に取り組んでいます。
Research
火山ガラス・メルト包有物・マントル鉱物(オリビン、輝石、ブリッジマナイト)・含水鉱物(アパタイト)などを対象にSIMSで H₂O、CO₂、F、S、Cl を定量し、揮発性元素の収支とマントル~地殻~表層間の循環を制約します。
シリケートガラスを対象とした同位体比(H、S)測定と微量揮発性元素分析のSIMSプロトコルを開発・改良しています。標準試料の整備やマトリックス効果補正の研究も行っています。
島弧火山(日本・伊豆-小笠原-マリアナ)のメルト包有物を用いて、スラブ由来の揮発性元素がマントルウェッジへ移行するプロセスと、それらが島弧マグマ生成に果たす役割を明らかにします。
オントンジャワ海台やシャツキー海台の地球化学・揮発性元素含有量を調べ、マントルプルームの起源と地球史における役割の解明を目指しています。
SIMS分析には完全に平坦な鏡面研磨が不可欠です。硬さの異なる複数の鉱物からなる岩石試料の研磨は従来、時間・技術を要し「レリーフ」が生じやすい課題がありました。六角形の穴パターンを持つ溝付き研磨板を開発し、研磨フィルムを使って誰でも短時間で均一な平坦面を作製できる手法を実現しました。地質試料だけでなく、バッテリー断面や材料科学・産業分野の複合材にも応用可能です。
掲載:自動車技術会論文集、Vol.78、No.1(2024年)
Publications
Magmatic evolution and timescales of the Naruko caldera system (NE Honshu): Insight from orthopyroxene and quartz mineral zoning
Journal of Volcanology and Geothermal Research, 467, 108415
Oceanic and Sedimentary Microbial Sulfur Cycling Controlled by Local Organic Matter Flux During the Ediacaran Shuram Excursion in the Three Gorges Area, South China
Geobiology, 22(5)
ND70 Series Basaltic Glass Reference Materials for Volatile Element Measurement and the C Ionisation Efficiency Suppression Effect of Water in Silicate Glasses in SIMS
Geostandards and Geoanalytical Research, 48(3), 637–660
Hydrogen incorporation mechanism in the lower-mantle bridgmanite
American Mineralogist
New evidence for the Ontong Java Nui hypothesis
Scientific Reports, 13(1)
Sulfur isotope and trace element systematics in arc magmas: seeing through the degassing via a melt inclusion study of Kyushu Island volcanoes, Japan
Journal of Petrology, 63(7)
Water enrichment in the mid-ocean ridge by recycling of mantle wedge residue
Earth and Planetary Science Letters, 584, 117455
Modification for the matrix effect in SIMS-derived water contents of silicate glasses ★
Geochemical Journal
Tracing the subducting Pacific slab to the mantle transition zone with hydrogen isotopes
Scientific Reports, 11(1)
Microbial sulfate reduction plays an important role at the initial stage of subseafloor sulfide mineralization
Geology, 49(2), 222–227
Tiny droplets of ocean island basalts unveil Earth's deep chlorine cycle
Nature Communications, 10(1)
In situ analyses of hydrogen and sulfur isotope ratios in basaltic glass using SIMS ★
Geochemical Journal, 53(3), 195–207
Identifying volatile mantle trend with the water–fluorine–cerium systematics of basaltic glass ★
Chemical Geology, 522, 283–294
H₂O, CO₂, F, S, Cl, and P₂O₅ analyses of silicate glasses using SIMS: Report of volatile standard glasses ★
Geochemical Journal, 51(4), 299–313
Paleo-elevation and subsidence of ~145 Ma Shatsky Rise inferred from CO₂ and H₂O in fresh volcanic glass ★
Earth and Planetary Science Letters, 383
CO₂-rich komatiitic melt inclusions in Cr-spinels within beach sand from Gorgona Island, Colombia ★
Earth and Planetary Science Letters, 288(1–2)
The geochemistry of ultramafic to mafic volcanics from the Belingwe greenstone belt, Zimbabwe ★
Journal of Petrology, 46(11)
Cr-spinel, an excellent micro-container for retaining primitive melts ★
Earth and Planetary Science Letters, 189(3–4)
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