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アウターライズ断層における流体・物質循環の規模と大気海洋環境への影響の評価

Research Project

Project/Area Number 22K14115
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

鹿児島 渉悟  富山大学, 学術研究部理学系, 特命助教 (70772284)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Keywords物質循環 / アウターライズ / 断層 / 地球化学
Outline of Research at the Start

現在の地球大気・海洋は、断層や火山を経由して地球深部から放出された水などの揮発性物質が蓄積して形成したと考えられている。日本海溝のアウターライズ(海溝外縁隆起帯)の大規模正断層では、マントル-海洋間の流体循環が存在している可能性が指摘されている。アウターライズ断層における流体循環はグローバル物質循環に大きく寄与し大気海洋環境を支配してきた可能性があるが、その規模については観測が不十分であるため不明瞭である。本研究ではマントル成分の寄与に敏感なヘリウム同位体などを用いて、アウターライズ断層における物質循環と、それがグローバル物質循環や大気海洋環境に与える影響を調査する。

Outline of Annual Research Achievements

現在の地球大気・海洋は、断層や火山を経由して地球深部から放出された水などの揮発性物質が蓄積して形成したと考えられている。日本海溝のアウターライズ(海溝外縁隆起帯)の大規模正断層では、マントル-海洋間に流体循環が存在する可能性が指摘されている。アウターライズ断層における流体循環はグローバル物質循環に大きく寄与し大気海洋環境を支配してきた可能性があるが、その規模については観測が不十分であるため知見が不足している。本研究ではマントル成分の寄与に敏感なヘリウム同位体などを用いて、アウターライズ断層における物質循環と、それがグローバル物質循環や大気海洋環境に与える影響を調査することを目的とする。
今年度は、2023年4月に実施した新青丸KS-23-6次航海「日本海溝アウターライズにおける大規模流体循環の時空間スケールの解明」を通じ、東北沖日本海溝アウターライズ海域においてピストンコアラーを用いて海底堆積物・間隙水試料を採取した。航海終了後、陸上で間隙水中の希ガスや酸素・水素同位体比等が測定された。間隙水は海水と明らかに異なるヘリウム・ネオン同位体組成を持ち、海水よりも高い3He/4He比を持つマントル起源物質を含むリザーバの影響を強く受けていることが分かった。さらに、これまで得られた間隙水の希ガス同位体組成の空間分布から、調査海域の広範囲において間隙水の端成分の3He/4He比は一様の値を持つ可能性があることが分かった。今年度得られたデータについては2024年度に発表予定であり、5月の日本地球惑星科学連合大会において招待講演を含む発表が採択されている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、日本海溝近傍のアウターライズ断層近傍における観測を実施して堆積物・間隙水試料を採取し、ヘリウム同位体比等のデータが得られた。今後の研究で得られるデータとも比較を行い、日本海溝近傍における固体地球内部―地球表層間の物質循環等について議論を進めていきたい。

Strategy for Future Research Activity

2024年度は、今年度に実施した研究航海「日本海溝アウターライズにおける大規模流体循環の時空間スケールの解明」によって得られたデータを学会等で発表しつつ、さらなるデータ収集のため当該海域における2025年度の研究航海を申請する計画である。今後も、蓄積したデータに基づいて、日本海溝近傍における固体地球内部―地球表層間の物質循環等について議論を進めていく。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] An easier approach for helium isotope flux estimation in a submerged caldera2024

    • Author(s)
      Teresa Nakajima Ma、Takahata Naoto、Obata Hajime、Kagoshima Takanori、Sano Yuji
    • Journal Title

      GEOCHEMICAL JOURNAL

      Volume: 58 Issue: 2 Pages: 46-50

    • DOI

      10.2343/geochemj.GJ24004

    • ISSN
      0016-7002, 1880-5973
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Older magma at Aso caldera than at Unzen stratovolcano in south west Japan as recorded through helium isotopes2023

    • Author(s)
      Y. Sano, T. Kagoshima, M. Zhang, N. Takahata, T. Onoue, T. Shibata, Y. Nishio, A.-T. Chen, H. Lee, T.P. Fischer, D. Zhao
    • Journal Title

      Communications Earth & Environment

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1038/s43247-022-00649-6

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Estimation of the depth of origin of fluids using noble gases in the surface sediments of submarine mud volcanoes off Tanegashima Island2022

    • Author(s)
      1.Mitsutome, Y., Toki, T., Kagoshima, T., Sano, Y., Tomonaga, Y., Ijiri, A.
    • Journal Title

      Scientific Report

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 5051-5051

    • DOI

      10.1038/s41598-023-31582-z

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Seasonal overturn and volcanic emissions in Wakamiko submerged caldera2023

    • Author(s)
      Nakajima, T., N. Takahata, H. Obata, T. Kagoshima and Y. Sano
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会2023年大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Variations of 3He/4He ratios in pore water and fluid circulations at the outer slope of the Japan Trench2022

    • Author(s)
      Kagoshima, T., Park, J.O., Yamano, M. and Sano, Y.
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Isotopic compositions of pore water and fluid circulations at the outer slope of the Japan Trench2022

    • Author(s)
      鹿児島 渉悟, 朴 進午, 山野 誠, 佐野 有司
    • Organizer
      2022年度日本地球化学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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