起源マグマの化学組成の制約に向けたLA-ICP-MSによるアパタイトの局所Sr同位体分析手法の開発

Development of a method for Sr isotopic analysis of apatite by LA-ICP-MS to constrain the chemical composition of the original magma

鏡味 沙耶   ; 横山 立憲   ; 笹尾 英嗣   ; 湯口 貴史*; Chang, Q.*

Kagami, Saya; Yokoyama, Tatsunori; Sasao, Eiji; Yuguchi, Takashi*; Chang, Q.*

花崗岩の割れ目頻度分布は、起源マグマの化学組成が異なる岩相の違いで変化することが報告されており、マグマの組成を区別する指標として、全岩の初生Sr同位体比が有効である。アパタイトは、Rbが不適合元素であるため、そのSr同位体組成は初生的な組成を示す可能性が高い。したがって、本研究では、LA-ICP-MSによるアパタイトの局所Sr同位体分析手法の開発を進めた。脱溶媒した溶液と固体試料をICPへ導入する手法を採用し、溶液の同位体分析から固体試料分析の同位体差別効果の補正を試みた。また、Nガスを導入系に混合させるラインを整備し、酸化物生成率の抑制とSrのイオン化効率の向上を図った。アパタイト標準試料を対象に分析した結果、先行研究と整合的な結果が得られた。さらに、これらの試料よりもSr濃度が低く、約100mの粒径をもつ未知試料の分析も可能であることが確認された。開発した手法は、起源マグマの化学組成の違いを評価可能にし、また、化学的・地質学的情報と組み合わせて議論することで、岩相と割れ目の頻度分布の関係性に制約を与えられると考えられる。

The fracture frequency distribution in granitic plutons depends on lithofacies, which reflect the chemical composition of the original magma. The initial Sr isotopic ratio of the whole rock is a valid indicator to identify the chemical composition of the magma. The apatite Sr isotopic composition probably records a primary Sr isotopic composition of the original magma because Rb is incompatible element for apatite. In this study, we developed a method for in situ Sr isotopic analysis of apatite by LA-ICP-MS. We adopted the technique of introducing desolvated solutions and solid samples into the ICP mass spectrometer. The correction for mass discrimination effects in the solid sample analysis by LA was attempted based on the isotope analysis of the solution. A gas line for mixing N into Ar sample carrier gas was installed to suppress the oxide production rate and improve the ionization efficiency of Sr. Our results of the analysis on the apatite reference materials were consistent with previous studies. In addition, we confirmed that this method can be applied to apatite samples with lower Sr mass fraction than above apatite reference materials and grain sizes of approximately 100 m. The developed method enables the evaluation of differences in the chemical composition of the original magma and then provides the constraint on the relationship between lithofacies and fracture frequency distribution by combination with chemical and geological information of granitic rocks.