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Release of mantle helium and its tectonic implications

マントル起源ヘリウムの放出とテクトニクス

梅田 浩司; 二ノ宮 淳; 浅森 浩一

Umeda, Koji; Ninomiya, Atsushi; Asamori, Koichi

不活性の単原子ガスであるヘリウムは、その大きさや質量が小さいため、地殻内の拡散性(diffusibility)や浸透性(permeability)に優れている。そのため、マントル起源のヘリウムは、地殻中のマントル起源物質の存在を知るうえで重要な化学的指標の一つと考えられる。本報では、飯豊山地や鳥取県西部地震震源域の地下水の溶存ガスに含まれるヘリウム同位体比の特徴やその原因に関するこれまでの研究事例をレビューするとともに、北米プレートとユーラシアプレートの境界にあたる糸魚川-静岡構造線での観測結果を報告する。また、地下水中の溶存ガスを用いた地球化学的アプローチが地下深部のマグマや震源断層の検出に有効な手法であることを紹介する。

Helium is the lightest noble gas and both stable isotopes, $$^{3}$$He and $$^{4}$$He, are produced in the crust in a ratio of $$sim$$ 0.02 R$$_{rm A}$$, with R$$_{rm A}$$ being the atmospheric $$^{3}$$He/$$^{4}$$He ratio of 1.4$$times$$10$$^{-6}$$. Higher values are an indication of helium from the mantle where $$^{3}$$He captured during planetary accretion has been stored. It has been suspected for some time that degassing of the planet does not occur homogeneously over the Earth's surface, but is rather concentrated along plate boundaries, where the dynamics of the lithosphere are more intense and mantle helium from the Earth's interior can be more easily transported to the surface. We indicate that the spatial distribution of $$^{3}$$He/$$^{4}$$He ratios in gas samples from crustal fluids are considered to provide potentially useful information for determining not only latent magmatic activity but also potential pathways for mantle volatiles, such as in tectonically active zones.

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