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研究者紹介

福山繭子(研究詳細)

金属元素同位体組成に関する研究

 海外では 1990 年代後半にセクター型の ICP-MS が導入されるようになり,それまでより金属元素の同位体組成を極微量でも精密な測定ができるようになってきました.この結果,これまで明らかな差がないと考えられていた元素の同位体組成の違いが知られるようになってきました.特にこの数年では,モリブデンや亜鉛,鉄のような金属の同位体元素の分析手法が確立されてきています.金属元素の同位体を用いる利点は,従来の酸素や炭素といった軽元素の同位体より重いため,異なる要因による二次的,三次的な影響を受けにくいことにあります.また元素種により,分別する要因が異なるため,各元素の同位体組成を使い分けることで,地球上における様々なもの、例えば水、岩石、植物、生命を対象として、物理・化学的条件,環境変遷要因を詳細に特定・制約することができます.一方で,まだ分析手法の確立されていない元素,また,物理・化学的条件により分別要因が異なる元素も多いため,同位体分別とその要因を明らかにする基礎的研究も必要とされています.現在行っている研究例として,(1)セクター型MC-ICP-MSを用いた地質試料における銀同位体分析の確立,(2)セクター型MC-ICP-MSを用いた金・銀鉱床形成場における鉄・亜鉛・銀同位体組成変化と分別要因があります.

沈み込み帯における地殻の進化

 日本の位置するようなプレートの沈み込みを伴うプレート境界部は,火山や地震が頻発します.これらの現象において,沈み込むプレートと地球内部(地殻内部)に運搬される水の振舞いが大きな役割を果たしています.そのため,沈み込み帯における流体挙動を理解することが課題となっています.そこで、深さに応じた沈込むプレートと流体の挙動(化学反応と元素移動による岩石や流体組成の変化)と沈込み帯で放出された流体によって生じる島弧マグマまでの一連の研究から、沈み込み帯での流体と元素循環を解明しようと試みています。研究結果からHFSE元素に乏しい特徴をもつ島弧のマグマは、沈み込み帯で形成されるひすい輝石石英岩が沈み込み帯から放出された流体中のHFSE元素を取り込むことで生成されることが分かりました。また、岩石中のジルコンの U-Pb 年代・Hf 同位体分析から岩石の形成年代と形成メカニズムを導出しています。

沈み込み帯における地殻の進化
(図の説明:ジュラ紀のアジア大陸の構造的な模式図.日本列島はアジア大陸の南東縁に位置し,海溝ではジュラ紀の付加体である美濃-丹波-秩父付加体が形成され、その深部ではひすい輝石石英岩が形成されていた.沈み込むプレートからHFSEに富む流体が放出され、ひすい輝石石英岩がHFSEを取り込むことで、深部に運搬される流体はそれらの元素に乏しくなる。結果として生じたマグマはHFSEに乏しい化学組成を持つ.)

元素の分別と惑星の進化,そして隕石衝突による影響

 地球を含め惑星は最初,未分化の状態から元素が分別することで形成されました.初期地球の形成プロセスを研究することは元素の分別を知る基礎的研究となります.しかし,現在の地球には初期地球の情報が残されていないため,地球と同様に分化し初期状態で進化が止まった小惑星のサンプル(隕石)を研究対象となります.母天体ベスタとされるHED隕石のHf-W年代測定を行うことで、元素の分別の起こったイベントを明らかにする研究を行っています。

地下水の化学的特徴

 地下水は飲み水にも使われる非常に大切な資源です。地下水は、地中を移動する間に周囲の岩石と反応して、わずかに地下水中の成分を変化させます。そこで、地下水に含まれる微量元素と同位体組成から、地下水と岩石の反応を明らかにする研究を行っています。マラウイ国での地下水調査では、同国の南半分において地下水の地球化学図の作成を行いました。

マラウイ国での地下水調査
(図の説明:マラウイ国での地下水調査.)

表面分析に必要な標準試料の作成と評価

 化学分析において適切な分析結果を得るには適当な標準試料が不可欠です。必要に応じて標準試料の評価及び作成を行っています。これまでにザクロ石の微量元素分析用の標準試料やジルコンの年代測定用の標準試料の作成を行いました。この他、流体包有物分析用の標準試料の作成等を行っています。

研究手法

 地質調査,岩石記載,鉱物・岩石の化学組成を用いた従来の岩岩石学,非平衡の熱力学を用いたモデリング,同位体化学的手法を組み合わせた手法を用いて研究を行っています.また,研究を遂行する上で,必要に応じて,日本国内外の大学・研究機関と共同研究を行っています.

実験室:Akita Geochemial Lab

 2014年3月、高感度・高分解能マルチコレクタICP—MSシステム一式が導入されました。テニュアトラック制度により整備された既存のクリーンルームと共に使用しています。

実験室:Akita Geochemial Lab
(図の説明:ICP-MS実験室.右からセクター型MC-ICP-MS (Nu Plasma II)、エキシマレーザー (NWR193UC、四重極型ICP-MS (Agilent 7700.)

メタルフリークリーンスペース内にあるClass10のクリーンベン
(図の説明:メタルフリークリーンスペース内にあるClass10のクリーンベンチ(右と中央)とドラフト(左).)

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福山繭子(研究業績)

平成29年度(2017年4月)以降の研究業績は秋田大学研究者総覧をご覧ください.

原著論文

  • Keeditse M., Rajesh H. M., Belyanin G. A., Fukuyama M., and Tsunogae T. (2016) Primary magmatic amphibole in Archaean meta-pyroxenite from the central zone of the Limpopo Complex, South Africa. South African Journal of Geology, 119, 607-622. (査読有り)
  • Ogasawara M., Fukuyama M., Horie K.(2016) SHRIMP U-Pb zircon dating of the Kinshozan quartz diorite from Kanto Mountains, Japan: Implications for Late Paleozoic granitic activity in Japanese Islands. Island Arc, 25, 28-42.(査読有り)
  • Yui T.-F. and Fukuyama M. (2015) A revisit to the Yorii jadeite-quartz rock, the Kanto Mountains Japan: Implications for petrogenesis. Journal of Asian Earth Scicences, 108, 58-67.(査読有り)
  • Suga K., Hirata, T., Fukuyama M., and Ogasawara M.(2015) A gem garnet GA1: a possible reference material for in situ microanalysis of garnet Geochemical Journal, 49, 413-419.(査読有り)
  • Fukuyama M., Ogasawara M., Dunley D. J., Wang K.-L., Lee D.-C.,, Hokada T., Maki K., Hirata T., and Kon Y. (2014) The formation of the rodingite from the Nagasaki metamorphic rocks in Nomo Peninsula, Ngasaki, Japan – U-Pb and Hf isotopes and trace element evidences. Island Arc. 23,281-298. (査読有り)
  • Maki K., Yui T.-F., Miyazaki K., Fukuyama M., Wang K.-L., Uwe M., Grove M., Liou J. G.(2014) Petrogenesis of metatexite and diatexite migmatites determined using zircon U-Pb age, trace element and Hf isotope data, Higo metamorphic terrane, central Kyushu, Japan. Journal of Metamorphic Geology, 32, 301-323.(査読有り)
  • Ogasawara M., Fukuyama M., Horie K., Sumii T., Tekehara M., and Sudo M. (2013)SHRIMP U-Pb age of SoriZ93 zircon from the Sori Granodiorite, Northeast Japan: A potential reference zircon of Late Cretaceous age. Island Arc. 22, 306-317. (査読有り)
  • Miyazaki K., Ikeda T., Arima K., Fukuyama M., Maki K., Yui T.-F., and Grove M.(2013) Pressure-temperature structure of a mylonitized metamorphic pile, and the role of advection of the lower crust, Nagasaki Metamorphic Complex, Kyushu, Japan. Lithos, 162-163, 14-26. (査読有り)
  • Fukuyama M., Ogasawara M., Horie K., and Lee D.-C.(2013) Genesis of the jadeite-quartz rocks in the Yorii area of the Kanto Mountains, Japan. Jouranal of Asian Earth Sciences, 63, 206-217. (査読有り)
  • Yui T.-F., Fukuyama M., Iizuka Y., Wu C.-M., Wu T.-W., Liou, J. G., and Grove, M. (2013) Is Myanmar jadeitite of Jurassic age? A result from incompletely recrystallized inherited zircon. Lithos,160-161, 268-282. (査読有り)
  • Fukuyama M., Ogasawara M., Sato H., Ishiyama D., and Nishiyama T. (2012) Accumulation of trace elements in vesuvianite during fluid-rock interaction: an example from a zoned skarn developed between a metamorphosed basic dike and marble in the Hirao Limestone, Fukuoka, Japan. The Canadian Mineralogist, 50,1373-1386. (査読有り)
  • 福山繭子,小笠原正継,石山大三,佐藤比奈子(2010) スカルン中のガーネットの希土類元素組成と資源としての可能性:造岩鉱物中の希土類元素の分配の視点から. 月刊地球,371, 476-483. (査読なし)
  • Ishiyama D., Miyata M., Shibata S., Satoh H., Mizuta T., Fukuyama M. and Ogasawara M. (2010) Geochemical characteristics of Miocene Fe-Cu-Pb-Zn granitoids associated mineralization in the Chichibu skarn deposit (central Japan): Evidence for magmatic fluids generation coexisting with granitic melt. Geological Society of London, 350, 69-88. (査読有り)
  • 福山繭子,小笠原正継,佐藤比奈子,石山大三(2007)LA-ICP-MSによる宝石ザクロ石の微量成分組成:微小領域分析用標準試料としての検討.地質調査研究報告,58, 93-103. (査読有り)
  • Fukuyama M., Nishiyama T., Urata K., and Mori Y. (2006) Steady-diffusion modeling of a reaction zone between a metamorphosed basic dyke and a marble from Hirao-dai, Fukuoka, Japan, Journal of Metamorphic Geology, 24, 153-168. (査読有り)
  • Fukuyama M., Urata K., and Nishiyama T. (2004) Geology and petrology of the Hirao Limestone and the Tagawa metamorphic rocks – with special reference to the contact metamorphism by Cretaceous granodiorite, Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, 99, 25-41. (査読有り)

受賞等

  • 平成24年10月 パキスタン地質調査所First Training Workshop on Scanning Electron Microscope Certificate of Merit受賞
  • 平成24年12月 平成24年度秋田大学優秀女性研究者賞受賞

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Fukuyama Mayuko [ DETAILS OF RESEARCH ]

The fluid-rock interaction in the skarn formation

I examined the zonal skarn using the non-equilibrium thermodynamic modeling in the open system to understand the fluid behavior, which formed the zonal skarn. Combining the isotopic information such as oxygen and carbon isotopes provides the timescale of the skarn formation.

The evolution history of metals in the ore environment

The isotopic composition of stable transitional metals, e. g., Fe, Zn, Cd, and Ag, tends to vary on account of pressure, temperature, oxidation state, ionic bonding, and biological effects in the environment. Through examine the isotopic variations of these metal in ore samples, it is possible to understand the physico-chemical condition of ore forming processes. A chemical separation for Ag in sulfide minerals had been developed for precise and accurate determination of Ag isotopes.

The crustal evolution in the subduction system

The fluid-rock interaction is fundamental process for the crustal evolution on the Earth. The geological, petrlogical, geochemical studies and U-Pb dating and Hf analysis of zircon from the metasomatic rocks provide useful information such as the physical condition (temperature, pressure, fluid pressure), the characteristic of fluid-rock interaction, the timing of the crystallization of protolith or/and the timing of the metasomatism. Specific minerals and rocks can contain certain amount of elements, thus identifying such host minerals and rocks is helpful to understand the mass cycle. In the case of the jadeite-quartz rock in the Yorii area in Japan, the jadeite-qaurtz rock is enriched in HFSE. It cause HFSE-depleted arc magma.

沈み込み帯における地殻の進化

The early evolution history of planetary formation and differentiation.

Howardites is the H class of the HED clan meteorites, and probably originated from the asteroid 4 Vesta. It consists of eucrite and diogenite clasts welded together by mineral dust. To know precisely when 4 Vesta formed is critical to the understanding of the accretion and differentiation history of all planetary bodies. The short-lived radionuclide systems, the 182Hf-182W system has been successfully applied to the studies of formation and evolution history for various achondrites including eucrite and diogenite. I have examined the 182Hf-182W system in howardites to study the early evolution history of planetary formation and differentiation.

Geochemical characteristics of groundwater

Groundwater is one of important resources for human. Groundwater is ultimately derived from rainfall through the soils and then into the rocks, although it sometimes has the origin from seawater or river water seeping into an aquifer. Groundwater reacts with soils and rocks during their passage. Trace elements and isotopic compositions of groundwater provide the information of the origin of groundwater and the process of chemical reaction. During the groundwater study in Malawi, we prepared the geochemical map of groundwater in southern Malawi. The maps will be utilized as base line information of the groundwater quality in the southern Malawi.

Advancement in analytical chemistry

The standard materials of garnet (GA1) for the trace element analysis and that of zircon (SoriZ93) for the U-Pb dating have been prepared. New standard material for fluid inclusion analysis by LA-ICP-MS is an ongoing project.

Akita Geochemical Laboratory

In March 2014, we acquired new Multi-Collector-ICP-MS (Nu Plasma II, Nu Instruments), excimer laser (NWR193UC, NewWave), Quadrupole-ICP-MS (Agilent 7700, Agilent). The laboratory was designed specifically for this system.

AKG Lab.
(Photo: AKG Lab.)

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Fukuyama Mayuko [ PUBLICATIONS ]

The publications since 2017 are on the web of Akita University Academic Research Stuff.

SCI journals

  • Keeditse M., Rajesh H. M., Belyanin G. A., Fukuyama M., and Tsunogae T. Primary magmatic amphibole in Archaean meta-pyroxenite from the central zone of the Limpopo Complex, South Africa. South African Journal of Geology, 119, 607-622. (2016)
  • Ogasawara M., Fukuyama M., Horie K. SHRIMP U-Pb zircon dating of the Kinshozan quartz diorite from Kanto Mountains, Japan: Implications for Late Paleozoic granitic activity in Japanese Islands. Island Arc, 25, pp. 28-42.(2016)
  • Yui T.-F. and Fukuyama M. A revisit to the Yorii jadeite-quartz rock, the Kanto Mountains, Japan: Implications for petrogenesis. Journal of Asian Earth Sciences, 108, pp. 58-67.(2015)
  • Suga K., Hirata T., Fukuyama M., and Ogasawara M. A gem garnet GA1: a possible reference material for in situ microanalysis of garnet. Geochemical Journal, 49, pp. 413-419.(2015)
  • Fukuyama M., Ogasawara M., Dunley D. J., Wang K.-L., Lee D.-C.,, Hokada T., Maki K., Hirata T., and Kon Y. The formation of the rodingite from the Nagasaki metamorphic rocks in Nomo Peninsula, Nagasaki, Japan – U-Pb and Hf isotopes and trace element evidences. Island Arc, 23, pp. 281-298.(2014)
  • Maki K., Yui T.-F., Miyazaki K., Fukuyama M., Wang K.-L., Uwe M., Grove M., Liou J. G. Petrogenesis of metatexite and diatexite migmatites determined using zircon U-Pb age, trace element and Hf isotope data, Higo metamorphic terrane, central Kyushu, Japan. Journal of Metamorphic Geology, 32, pp. 301-323.(2014)
  • Ogasawara M., Fukuyama M., Horie K., Sumii T., Tekehara M., and Sudo M. SHRIMP U-Pb age of SoriZ93 zircon from the Sori Granodiorite, Northeast Japan: A potential reference zircon of Late Cretaceous age. Island Arc, 22, pp. 306-317. (2013)
  • Miyazaki K., Ikeda T., Arima K., Fukuyama M., Maki K., Yui T.-F., and Grove M. Pressure-temperature structure of a mylonitized metamorphic pile, and the role of advection of the lower crust, Nagasaki Metamorphic Complex, Kyushu, Japan. Lithos,162-163, pp. 14-26. (2013)
  • Fukuyama M., Ogasawara M., Horie K., and Lee D.-C. Genesis of the jadeite-quartz rocks in the Yorii area of the Kanto Mountains, Japan. Jouranal of Asian Earth Sciences, 63, pp. 206-217. (2013)
  • Yui T.-F., Fukuyama M., Iizuka Y., Wu C.-M., Wu T.-W., Liou, J. G., and Grove, M. Is Myanmar jadeitite of Jurassic age? A result from incompletely recrystallized inherited zircon. Lithos, 160-161, pp. 268-282. (2013)
  • Fukuyama M., Ogasawara M., Sato H., Ishiyama D., and Nishiyama T. Accumulation of trace elements in vesuvianite during fluid-rock interaction: an example from a zoned skarn developed between a metamorphosed basic dike and marble in the Hirao Limestone, Fukuoka, Japan. The Canadian Mineralogist, 50, pp. 1373-1386. (2012)
  • Ishiyama D., Miyata M., Shibata S., Satoh H., Mizuta T., Fukuyama M. and Ogasawara M. Geochemical characteristics of Miocene Fe-Cu-Pb-Zn granitoids associated mineralization in the Chichibu skarn deposit (central Japan): Evidence for magmatic fluids generation coexisting with granitic melt. Geological Society of London, 350, pp, 69-88. (2010)
  • Fukuyama M., Nishiyama T., Urata K., and Mori Y. Steady-diffusion modeling of a reaction zone between a metamorphosed basic dyke and a marble from Hirao-dai, Fukuoka, Japan, Journal of Metamorphic Geology, 24, pp, 153-168. (2006)
  • Fukuyama M., Urata K., and Nishiyama T. Geology and petrology of the Hirao Limestone and the Tagawa metamorphic rocks – with special reference to the contact metamorphism by Cretaceous granodiorite, Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, 99, pp, 25-41. (2004)

Other journal

  • Fukuyama M., Ogasawara M., Sato H., and Ishiyama D. REE in garnets from skarn and their potential as the resources – Based on the distribution of REE in rock forming minerals-. Chikyu, 32, pp 476-483, (2010)
  • Fukuyama M., Ogasawara M., Sato H., and Ishiyama D. Trace element analysis of gem garnet by LA-ICP-MS: Preliminary evaluation as micro-beam standard. Bulletin of the geological survey of Japan, 58, pp93-103. (2007)

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