Diagenesis and metamorphism of deep gas in accretionary prisms
| Project/Area Number |
21K03712
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
鈴木 徳行 北海道大学, 理学研究院, 名誉教授 (00144692)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀田 純 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40568713)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 付加体 / アンダースラスト堆積物 / メタンガス / 水素ガス / 泥火山 / ガスハイドレート / 水溶性ガス田 / BSR / 沈み込み帯 / 深部ガス / 窒素ガス |
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| Outline of Research at the Start |
関東から沖縄に至る日本の太平洋側には付加体と呼ばれる広大な地質体が連なっている．付加体深部では多様な有機起源ガスや無機起源ガスが生成しており，物質循環，微生物活動，ガスハイドレート・天然ガス資源形成，断層活動・地震発生に影響を与えている．しかし，付加体深部ガスの生成や挙動には不明な点が数多い．本研究では付加体において150～600℃の温度を経験した泥質岩や泥質片岩を採取し，それらの中に残留している炭化水素ガス，水素ガス，窒素ガス，二酸化炭素などの多様なガス成分の組成の違いを明らかにする。そして，天然ガス資源形成や日本列島成長における付加体深部ガスの役割を解明する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）ビトリナイト反射率（VR）反応速度モデルEasy%RoVのプログラミング：南海トラフの付加体やアンダースラスト堆積物における熱分解起源メタン・水素の生成温度を推定するためには，それらの現在の昇温速度を推定することが必要である。これまでは陸域に分布する古い付加体での熱分解起源メタン・水素の生成段階に対応するVR値とその反応速度モデル（Easy%Ro）からそれらの生成温度帯を推定していた。しかし，これまで用いていたEasy% Roが改訂され（Burnham, 2019），Easy%RoVとして実際的に活用されるようになってきた。両モデルは地温200℃以上の温度帯で顕著に異なるため，本研究でも改訂されたEasy%RoVを用いることとした。そのためのプログラミングを行い，昇温速度の変化によるVR値と地温との関係を再計算して求めた。
（２）熱分解起源メタン・水素の排出（一次移動）の検討：Easy%RoVによって改訂されたアンダースラスト堆積物中での熱分解起源メタン・水素の生成帯と南海トラフの地震破裂域の空間的な位置関係について検討し，同地域での地震発生と熱分解起源メタン・水素の排出との関係について考察した。
（３）熱分解起源メタン・水素の二次移動の検討： 高温高圧下でのメタンと水素のスラブ起源流体への溶解度について検討した。南海トラフにおけるスラブ起源流体の移動と熱分解起源メタン・水素の溶解度から，沈み込み帯におけるこれらの二次移動について考察した。その結果，メタンの多くは浮力によって主に上方移動すること，水素は溶存水素として深部流体に伴って移動している可能性が高いことを示した。このようなメタン，水素の二次移動と実際に観察されている泥火山，メタンプルーム，ガスハイドレートの分布が調和的であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまで用いてきたビトリナイト反射率の反応速度モデル（Easy%Ro）を新たに改訂されたEasy%RoVに変える必要が生じたため，研究計画になかったコンピュータプログラミングの作業を行った。同時に図表の改訂が必要となり投稿論文の作成と投稿に遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である2023年度にはプレートの三重点に位置する関東地方の沈み込み帯における熱分解メタン・水素の生成について検討し論文を作成する。同地域では水溶性ガス田とともに，世界第2位（世界の年間産出量の約30%を産出）の水溶性のヨウ素鉱床が存在している。ヨウ素の濃集も熱分解起源メタン・水素の生成・移動とどうようにプレート活動と密接に関わっている可能性が高い。深部の高温高圧下におけるヨウ素の挙動を予測するためには溶融しやすいヨウ素の相平衡図が不可欠であるが，地下深部の高温高圧条件下での相平衡状態が全く報告されていない。そのため，本研究では公表された文献からヨウ素の高温高圧下の相平衡図を編集する。それに基づいて，ヨウ素の排出，二次移動について考察する。そして，関東地域深部における熱分解起源メタン・水素とヨウ素の挙動を総括し，沈み込み帯における熱分解起源メタン，微生物起源メタン，ヨウ素の濃集を総括する。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
