[T2-P-16] (entry) Water content of olivine in kimberlite from the Kaapvaal Craton, Kimberley Pipeline, South Africa——An overview of experiments by laser Raman and Fourier Transform infrared spectroscopy
Keywords:Craton, Kimberlite, Spectroscopy, Laser Raman, Fourier infrared spectroscopy
クラトンは、地球の大陸リソスフェアの安定した古く厚い領域であり、古い岩石で構成されている。地殻変動はほとんどなく、しばしば大きな盾のような形状を特徴とする。クラトンの安定性と地質学的特性は、キンバーライトパイプの形成と保存に適切な条件を提供している。クラトン中の炭素に富むマントル物質は減圧融解を受け、キンバーライトマグマが形成され、最終的にキンバーライトが生成される。
本研究では、キンバーライトゼノリスのかんらん岩を分析対象とする。これらは主にカンラン石で構成されている。そして、本研究ではカンラン石の赤外分光分析を行い、粒子中の含水量マッピングを作成し，かんらん岩の変形との関連性を検証することを目的とする。
先行研究によると、カンラン石は基本的に無水鉱物であるが、結晶構造の欠陥中に少量のO-Hが存在する(Bell & Rossman, 1992)。このppmオーダーの少量のO-Hは、カンラン石中の「水」と呼ばれる。そして，カンラン石粒子中の「水」は上部マントルの物理的性質に影響を与える（Jung & Karato, 2001）。
予備実験により、両面研磨薄片の最適な厚さは100-200μm（±30μm）であることが明らかになった。レーザーラマン分析により、カンラン石粒子を分析した結果、856cm-1と824cm-1に特徴的なピークを示した。ラマン分光分析でカンラン石粒子を分析した後、FT-IRによる分析を行った。3200-3800cm-1波数の領域を観察することにより、蛇紋岩化の影響を排除するとともに、O-Hピークを持たないカンラン石粒子は除外した。その後、これらの "純粋な "カンラン石粒子に対してFT-IRマッピングを行い、数百から数千のスペクトルデータを取得した。これらのデータは、Matlabを用いてアルゴリズム解析し，Matveev & Stachel (2007)の計算式を用いて含水量を可視化した。
その結果、カンラン石の含水量は60-220ppmであることが明らかになった。また，マッピングを作成することで，カンラン石粒子内の含水量の分布が直感的にわかるようになった。さらに本研究では、カンラン石の組織と含水量を対比させ、パターンを見出そうとしている。
Reference
1. Bell, David R., and George R. Rossman. “Water in Earth’s Mantle: The Role of Nominally Anhydrous Minerals.” Science 255, no. 5050 (1992): 1391–97.
2. Jung H, Karato S. Effects of water on dynamically recrystallized grain-size of olivine[J]. Journal of Structural Geology, 2001(23):1337-1344.
3. Matveev S. FTIR spectroscopy of OH in olivine: A new tool in kimberlite exploration[J]. Geochimica et Cosmochimica, 2007(71).
本研究では、キンバーライトゼノリスのかんらん岩を分析対象とする。これらは主にカンラン石で構成されている。そして、本研究ではカンラン石の赤外分光分析を行い、粒子中の含水量マッピングを作成し，かんらん岩の変形との関連性を検証することを目的とする。
先行研究によると、カンラン石は基本的に無水鉱物であるが、結晶構造の欠陥中に少量のO-Hが存在する(Bell & Rossman, 1992)。このppmオーダーの少量のO-Hは、カンラン石中の「水」と呼ばれる。そして，カンラン石粒子中の「水」は上部マントルの物理的性質に影響を与える（Jung & Karato, 2001）。
予備実験により、両面研磨薄片の最適な厚さは100-200μm（±30μm）であることが明らかになった。レーザーラマン分析により、カンラン石粒子を分析した結果、856cm-1と824cm-1に特徴的なピークを示した。ラマン分光分析でカンラン石粒子を分析した後、FT-IRによる分析を行った。3200-3800cm-1波数の領域を観察することにより、蛇紋岩化の影響を排除するとともに、O-Hピークを持たないカンラン石粒子は除外した。その後、これらの "純粋な "カンラン石粒子に対してFT-IRマッピングを行い、数百から数千のスペクトルデータを取得した。これらのデータは、Matlabを用いてアルゴリズム解析し，Matveev & Stachel (2007)の計算式を用いて含水量を可視化した。
その結果、カンラン石の含水量は60-220ppmであることが明らかになった。また，マッピングを作成することで，カンラン石粒子内の含水量の分布が直感的にわかるようになった。さらに本研究では、カンラン石の組織と含水量を対比させ、パターンを見出そうとしている。
Reference
1. Bell, David R., and George R. Rossman. “Water in Earth’s Mantle: The Role of Nominally Anhydrous Minerals.” Science 255, no. 5050 (1992): 1391–97.
2. Jung H, Karato S. Effects of water on dynamically recrystallized grain-size of olivine[J]. Journal of Structural Geology, 2001(23):1337-1344.
3. Matveev S. FTIR spectroscopy of OH in olivine: A new tool in kimberlite exploration[J]. Geochimica et Cosmochimica, 2007(71).