Research Project
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
海洋プレートの沈み込みは、海洋プレート内にある断層の強度が著しく低い場合にのみ起こる現象であるが、その具体的な断層弱化機構については未だによくわかっていない。本研究では、断層に沿って海水が浸透した際に起こるかんらん岩の熱水変質作用に着目する。具体的には、高温高圧下での熱水変形実験をとおして、かんらん岩の加水反応によってどのような含水鉱物が生成し、それがどの程度強度低下に寄与するのかを明らかにする。そして、地球型惑星において、どのような地質学的条件が揃えばプレートテクトニクスが発生しうるのかを検証する。
To understand how the hydrothermal alteration of the upper mantle affects the strength of oceanic fracture zones, we conducted simple-shear experiments on water-saturated peridotite gouges using two deformation-DIA apparatuses at a confining pressure of 2.5 GPa, temperatures of 500-580 °C, and water contents of 4-30 wt.%. The gouges have a shear strength of 0.5-1 GPa. Olivine aggregates exhibit a B-type crystal preferred orientation indicative of the operation of the [001](010) slip system. Shear displacement is also accommodated by the development of serpentine-rich multiple shear zones including B, R1, and Y shears, where intense cataclasis-related grain size reduction occurs. These findings suggest that at the oceanic fault zones undergoing hydrothermal alteration, deformation is controlled by competition between dislocation creep in olivine and frictional sliding of serpentine.
海洋プレートの沈み込みは、惑星表層とマントルの間の物質循環をもたらすことから、地球史における大気やマントルの進化を考える上で重要なプロセスである。本研究成果は、惑星表層に海洋が存在することで、プレートが沈み込みを開始するために必要なプレート間にかかる抵抗力（差応力）に打ち勝つことができることを明らかにした。つまり、太陽系の岩石惑星の中で地球にだけプレートテクトニクスがある理由として、惑星表層に唯一水が存在することが挙げられる。
All 2021 2020 2019
All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Peer Reviewed: 9 results, Open Access: 5 results) Presentation (13 results) (of which Invited: 1 results)
Journal of Geography (Chigaku Zasshi)
Volume: 130 Issue: 4 Pages: 483-506
10.5026/jgeography.130.483
130008091267
Progress in Earth and Planetary Science
Volume: 8 Issue: 1 Pages: 65-65
10.1186/s40645-021-00454-3
Geochemistry, Geophysics, Geosystems
Volume: 22 Issue: 12 Pages: 1-20
10.1029/2021gc010013
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 576 Pages: 117232-117232
10.1016/j.epsl.2021.117232
Island Arc
Volume: 30 Issue: 1 Pages: 1-13
10.1111/iar.12419
Volume: 129 Issue: 4 Pages: 473-489
10.5026/jgeography.129.473
130007921864
Volume: 21 Issue: 9 Pages: 1-13
10.1029/2020gc009165
Journal of Structural Geology
Volume: 140 Pages: 104151-104151
10.1016/j.jsg.2020.104151
Volume: 531 Pages: 115967-115967
10.1016/j.epsl.2019.115967
