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  地球物質科学研究室:超高圧変成岩から読み取る地球深部情報と物質循環
2016年度入学者が卒業する2019年度末で,この研究室は終了します. 
 
 
 

研究室スタッフ

専任教員:
小笠原義秀 教授

(工学博士:早大)

研究・教育活動情報

 

 プレート運動に起因する大陸衝突帯には,ダイアモンドやコース石を含む“超高圧変成岩”と呼ばれる岩石が分布していることが最近の研究でわかってきました.ダイアモンドやコース石はきわめて高い圧力下でのみ安定ですが,岩石の源は表層物質と考えられています.このダイアモンドは宝石になるものとは異なる成因を持ちます.それは,大陸表層物質がプレートの沈み込みに伴ってダイアモンドができる深さ(150km以上)まで達し,再び地表に上昇するプロセスの存在を示す重要な証拠です.このようなダイアモンドは有機炭素起源の可能性が大です.地球深部の岩石を研究することで,地球内部の物質の様子やその循環を解明していくことを目指しています.フィールドはカザフ共和国北部のコクチェタフ変成帯(古生代初期の衝突帯)や中国の大別山−蘇魯変成帯(中生代初期の衝突帯)などです.
 野外調査のほか,顕微鏡観察,EPMA等の機器分析,コンピュータを駆使した理論的計算を行い,謎解きに取り組んでいます.また海外の研究者とも積極的に共同研究を進めています.

マイクロダイアモンド
(コクチェタフ変成帯産)
 
   
   

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  構造地質学研究室:断層および剪断帯の構造地質学とテクトニクス
   
 
 

研究室スタッフ

専任教員:
高木秀雄 教授

(理学博士:名古屋大)

研究・教育活動情報

 

 日本列島のようなプレート収束域のテクトニクスを論ずる上で,剪断帯の運動像の解析は構造地質学の分野では欠かすことのできないものとなっています.本研究室では,マントル上部から地殻表層部にわたる深度において剪断変形を受けて形成された断層岩を対象とし,そこに記録された運動像と変形像および変形環境や変形史の解明を行っています.具体例としては中央構造線,棚倉構造線をはじめ北海道から九州および韓半島や雲南省,ネパールヒマラヤの剪断帯に至るまで,幅広い地域を扱っています.また,中央構造線に沿って,領家帯と三波川帯の間にあったと想定される地質体(古領家帯)の復元も,日本列島の構造発達史を解明する上で近年の大きな研究テーマのひとつです.
 研究の手法としては,詳細な野外地質調査と定方位岩石試料の顕微鏡観察やファブリック解析が主体となりますが,そのほかEPMAによるBSE像の観察と鉱物分析,X線粉末回折,電子顕微鏡による下部組織の観察,全岩化学分析,鉱物の年代測定,カソードルミネッセンスによるヒールドクラックの観察,帯磁率違方性の測定なども,目的に応じて行っています.

マイクロクラック

淡路島領家帯,野島花崗閃緑岩を貫くヒールドマイクロクラックのカソードル ミネッセンス像
青:カリ長石,暗紫色:石英,黄緑色:斜長石,斜長石の内部の暗色部は角閃石.
カリ長石を貫く暗色脈が,ヒールドマイクロクラックを充填するカリ長石.
 
   
   

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  惑星科学研究室:惑星の多様な地質環境における岩石学・同位体地球化学
   
 
 

研究室スタッフ

専任教員:
ティモシー・ジェイ・
フェイガン 教授

(理学博士:
カリフォルニア大)

研究・教育活動情報

 本研究室では,岩石学的手法および同位体地球化学的手法を用いて,地球の変成帯,月の火成岩,小惑星および太陽星雲(我々の太陽系の初期段階において太陽を取り巻いていたダストやガスの雲)などを含めた多様な地質環境における岩石の形成および変質過程を研究しています.最近の研究では主に隕石を扱っており,AlおよびMg同位体を用いた変質時期の解明や,太陽星雲中に存在した酸素の蓄積過程をO同位体を用いて評価しています.

 
Allende隕石 Efremovkaコンドライト
Allende隕石[詳細



 
Efremovkaコンドライト
元素マッピング[詳細


 
 
   
   

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  堆積学研究室:堆積岩から読み取る地球表層環境
   
 
 

研究室スタッフ

専任教員:
太田亨 教授

(博士(理学):早大)

研究・教育活動情報

 堆積岩は地球表層環境における物理的・化学的プロセスの総合的な作用によって形成されます.したがって,堆積岩の構造や化学組成を解析することにより,地質時代における地球表層の様々な情報を時系列的に読み取ることが可能です.本研究室では,このような記録から過去の日本列島の堆積環境・古気候を解析し,東アジア地域がどのように形成・発達してきたのかを復元する研究をおこなっています.また,日本列島の中でも特異な地質体である黒瀬川帯の構造発達史を解明する研究にも取り組んでいます.
 研究の手法としては,野外における地質調査を重視しています.これに加えて,堆積岩の物性計測,粒度分析,鉱物分析,化学組成分析をおこない,太古地球の解明に挑んでいます.

 
サージ堆積物中のクライミング・デューン.堆積物の移動速度が速く,かつ,大量の堆積物が供給されたことを示す特異な堆積構造.韓国,済州島.
 
   
   

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  火山学研究室:火山噴火と地殻浅所でのマグマプロセス
   
 
 

研究室スタッフ

専任教員:
鈴木由希 准教授

(博士(理学):東大)

研究・教育活動情報

 

 日本は世界有数の火山国です.火山は美しい景観やダイナミックな噴火で人々を魅了し,温泉や鉱床などの恩恵ももたらしますが,時として大きな災害を引き起こします.そのため火山の研究は,防災・減災への応用も意識しながら行われます.専修の他の研究室と比べ特異なのは,数十万年前以降に形成された若い地質体(火山体)が主な研究対象で,進行中の地質現象(噴火)も対象に含まれる点です.現象の時間スケールも短く,火山の一生が数十万年,一回の火山活動は数年,一回の噴火は数時間〜数分程度であるのが一般的です.
 地表で観察される噴火現象は,規模,様式,継続時間等において多様で,一回の火山活動や火山の一生の中でも変化していきます.その背景にある仕組みを探る上で,地下におけるマグマ供給系の構造とマグマプロセスの解明は欠かせません.マグマが地表に噴出し急冷されて出来た火山岩には,マグマ生成〜マグマ溜まりでの進化〜噴火時の地表への移動という歴史が,それらの時間スケールの情報と共に記録されています.この火山岩という"地下からの手紙"を解読し,噴火現象の多様性や,噴火誘発過程,火山の発達史などの理解につなげることが,本研究室の主要なテーマです.
 前述の岩石学の手法と並んで,火山地質学の手法も重視します.噴火の度に残される地層・溶岩流と,それらの層序は,過去の一回の火山活動の推移(噴火様式や規模の時間変化)や火山誕生後の噴火履歴を知る手がかりとなります.つまり意味のある岩石学的研究を行うには,火山地質学についての基礎データが不可欠ということです.なお火山活動には火山毎の特徴があると信じられていますので,噴火履歴を知ることは,将来の噴火の特徴を予測する上でも極めて重要なことです.

桜島火山,昭和火口の噴火(2013年7月)      

新燃岳2011年噴火で最初に噴出したマグマの破片

 
   
   

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  進化古生物学研究室:温室地球時代の地球表層環境と生物進化の相互作用
   
 
 

研究室スタッフ

専任教員:
守屋和佳 准教授 

(博士(理学):東大)

研究・教育活動情報

 

 およそ46億年前に地球が誕生して以来,地球は現在のように大陸氷床の存在する氷室地球時代,大陸氷床が一切存在しない温室地球時代,あるいは,地球表層のほぼすべてが氷床に覆われる全球凍結時代を繰り返し経験してきました.現在私たちは,氷期?間氷期サイクルの存在する氷室地球時代に生きていますが,長い地球史を眺めてみると,南極にも北極にも氷床の存在しない温室地球時代のほうが圧倒的に長い時間存続していたことが解っています.
 特に,およそ1億5千万年前から3千5百万年前の白亜紀から古第三紀は,典型的な温室地球時代として知られており,現在とは全く異なる地球環境のなかで,現在とは全く異なる生物が多様に進化した時代であったことが知られています.本研究室では,これらの時代における海水温や海洋の循環パターンの変化と,アンモナイト類を中心とする海棲軟体動物や,殻をもった原生生物(有孔虫)の古生態を詳細に議論することで,当時の古環境変動と海棲生物の多様性変動との関連を議論することを目指しています.
 このための研究手法として,野外調査に基づく化石の産出様式や,産出した化石の形態解析に加え,地球化学的手法も積極的に導入しています.特に,炭酸塩化石の炭素・酸素同位体比分析や,有機分子化石の分析は,過去の海水温や,過去の生物の生息場所や成長速度などを知る手がかりになります.このように,伝統的な手法と,最新の手法を組み合わせ,数十万年スケールの地球環境変動や,1個体の生物の一生の記録など,様々な時間スケールの現象を多角的に議論し,生物多様性変動や新たな生態系の進化と,その背景にある古環境変動との相互関係の明らかにするのが本研究室の特色です.


 

イギリス・ドーセットのLyme Regisに分布する下部ジュラ系(Blue Lias)に見られるAmmonite Pavement


 

アメリカ・サウスカロライナ州に分布する上部白亜系Pee Dee層から産出したベレムナイト化石(Belemunitella americana).同種のベレムナイト化石から炭素・酸素同位体比測定の基準となった国際標準試料が作成された.

 
   
   

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  地球化学研究室:地球物質,地球外物質の化学から探る太陽系の形成・変遷過程

   
 
 

研究室スタッフ

専任教員:
海老原充 教授 

(博士(理学):東大)

研究・教育活動情報

 

 地球化学研究室では広義の地球化学試料,即ち地球物質に加えて,地球外物質も対象とし,その元素組成や同位体組成をもとに,それら対象物質の起源や変遷に関する研究を行っています.地球外物質と言っても太陽系内の物質(しかも,内惑星物質)に限定され,その代表は隕石です.隕石も地球の岩石もその起源は同じで,今から45億6800万年前に作られたことが分かっていますが,その特徴は大きく異なります.たとえば隕石の多くが生成年代として太陽系の年代に近い値をあたえますが,地球物質でそれほど古い年代を示す岩石試料はありません.隕石は惑星になり損なった物質が今まで生き延びていたもので,たまに地球に飛来して太陽系誕生の様子を伝える「宇宙からの使者」といえます.最近では宇宙空間に探査機を飛ばして,直接地球外物質試料を採取し,回収することも積極的にすすめられています.2010年6月に地球に帰還した探査機「はやぶさ」は小惑星イトカワから微小岩石試料を持ち帰り,多くの科学的知見をもたらしました.
地球化学の基本は化学で,具体的には元素および,それを構成する同位体(核種)です.地球化学的試料の元素組成,同位体組成を出来るだけ正確に測定することが地球化学の基本です.ただそこまでは分析化学で,正確な分析値を出すことも非常に重要ですが,地球化学ではその分析値をもとに地球化学的考察をすることが同じくらい重要です.その考察には,鉱物学,岩石学,地質学,地球物理学,ときには天文学など,地球化学の周辺関連分野の情報も取り入れる必要があります.必然的にこのような他分野の研究者と交流し,共同研究をおこなうことが多いことも地球化学の特徴であり,楽しみといえるでしょう.

A: はやぶさ探査機が小惑星イトカワから持ち帰った微粒子(主成分は橄欖石)      

B: Aの枠で囲んだ部分の拡大写真(白い斑点はトロイライト).

 
   
   

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  衛星地球観測学研究室:衛星データを用いた地球環境変動解析

   
 
 

研究室スタッフ

専任教員:
永井裕人 講師 

(博士(環境学):名古屋大)

研究・教育活動情報

 

 持続可能で安全・安心な文明社会を実現するためには、我々の居住する地球表層の状態や変化を科学的に把握・理解する必要があります。今日まで多数の地球観測衛星が打ち上げられ、得られたデータから地球の環境変化や人間活動の影響を明らかにし、様々な課題を解決する試みがされてきました。本研究室では、地球科学の知見に基づき、地球観測衛星が取得したデータを利用し、自然界の真理の探究ならびに人類の持続可能な社会構築に貢献する知見の創出を目指します。
具体的には、Landsatなど主に陸面を観測対象とする衛星を利用し(1)氷河・氷河湖の変動把握(2)自然災害の被害把握手法の開発(3)衛星地球観測におけるクラウドコンピューティング技術の利用研究などを進めます。必要に応じて精度検証のための現地調査を実施し、現地データや統計情報を複合的に利用する際には、地理情報システム(GIS: Geographic Information System)を活用します。

図:ヒマラヤ氷河の衛星観測(ALOS画像およびASTER-GDEM)。氷河の流れる向きによって周辺斜面の方位割合が異なる。氷河表面の岩屑は主に南西斜面から供給されるため、氷河末端の岩屑被覆面積は南向き氷河のほうが大きい(Nagai et al. 2013)。
 
   
   

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